Mechanika tekutin v biomedicíně
| Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
|---|---|---|---|---|
| F7PMBMTB | Z,ZK | 5 | 2P+1C+1L | česky |
- Garant předmětu:
- Karel Roubík
- Přednášející:
- Václav Ort, Karel Roubík, Šimon Walzel
- Cvičící:
- Matouš Brunát, Václav Ort, Šimon Walzel
- Předmět zajišťuje:
- katedra biomedicínské techniky
- Anotace:
-
Předmět se zabývá tématy – modelování a měření proudění tekutin v respirační péči a v kardiovaskulárním systému, vytváření modelů respiračního a kardiovaskulárního systému, aplikace principů mechaniky tekutin jak v oblasti výzkumu a vývoje, tak i v oblasti klinické praxe.
- Požadavky:
-
Požadavky na udělení zápočtu:
Povinná účast na cvičeních, absence musí být řádně omluvené a nahrazené. Povoleny jsou maximálně dvě neomluvené a nenahrazené absence.
Hodnocení zkoušky:
Zkouška bude provedena formou testu, ve kterém budou otázky, na něž budou studenti odpovídat. Některé otázky mohou mít větší váhu při hodnocení než ostatní, a to například ty, které zahrnují početní úlohu či vyžadují komplexní přístup k řešení. Hodnocení bude odpovídat procentuální úspěšnosti přesně podle platné klasifikační stupnice ECTS.
- Osnova přednášek:
-
1.Úvod do mechaniky tekutin, statika tekutin.
2.Klasifikace, vizualizace a rovnice proudění tekutin I.
3.Klasifikace, vizualizace a rovnice proudění tekutin II.
4.Proudění tekutiny v trubici kruhového průřezu I.
5.Proudění tekutiny v trubici kruhového průřezu II.
6.Elektroakustické a elektromechanické analogie.
7.Akustické vlnovody, akustické soustavy se soustředěnými parametry a jejich modely.
8.Srdeční cyklus a mechanika, ventrikulární výkon.
9Newtonovské proudění a vlnové jevy ve vaskulárním systému.
10.Nenewtonovské proudění ve vaskulárním systému.
11.Měření tlaku, měření objemového průtoku.
12.Benvenisteho princip, Venturiho, Coanda efekt, Fluidikové prvky
- Osnova cvičení:
-
1.Experimentální měření závislosti tlakové diference v trubici kruhového průřezu.
2.Základy práce v programu COMSOL Multiphysics.
3.Stacionární a časově závislé simulace nestlačitelného laminárního proudění v programu COMSOL Multiphysics.
4.Stacionární simulace nestlačitelného turbulentního proudění v programu COMSOL Multiphysics.
5.Multifyzikální modelování a použití modulu Pipe Flow v programu COMSOL Multiphysics.
6.Aplikace elektroakustických analogií při funkčním vyšetření respiračního systému.
7.Identifikace pneumatických soustav pomocí elektroakustické analogie.
8.Základní analýza proudění tekutin.
9.Tvorba nelineárního matematického modelu kardiovaskulárního systému.
10.Měření tlaku a objemového průtoku plynu obstrukčními průtokoměry, porovnání vlastností průtokoměrů založených na různých metodách měření objemového průtoku.
11.Penetrace aerosolu do respiračního systému.
12.Aplikace principů mechaniky tekutin v praxi.
- Cíle studia:
- Studijní materiály:
-
Povinná literatura:
1.TEZDUYAR, Tayfun E., ed. Frontiers in Computational Fluid-Structure Interaction and Flow Simulation: Research from Lead Investigators under Forty - 2018 [online]. Cham: Springer International Publishing, 2018. Modeling and Simulation in Science, Engineering and Technology [cit. 2018-12-28]. Dostupné z: <https://doi.org/10.1007/978-3-319-96469-0>. ISBN 9783319964690.
2.ÇENGEL, Yunus A. a John M. CIMBALA. Fluid mechanics: fundamentals and applications. 3rd ed. in SI units. Boston: McGraw-Hill, ©2014. xxiv, 986 s. ISBN 978-1-259-01122-1.
3.NICHOLS, Wilmer W., Michael F. O'ROURKE a Charalambos VLACHOPOULOS. McDonald's blood flow in arteries: theoretical, experimental and clinical principles. 6th ed. London: Hodder Arnold, c2011. ISBN 978-0-340-98501-4.
Doporučená literatura:
-ESCUDIER, M. P. Introduction to engineering fluid mechanics. First edition. Oxford, United Kingdom: Oxford University Press, 2017. xxx, 577 stran. ISBN 978-0-19-871988-5.
- Poznámka:
- Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:
-
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po Út St Čt Pá - Rozvrh na letní semestr 2024/2025:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Navazující magisterský studijní program Biomedicínské inženýrství (povinný předmět)