| Περίληψη: | Η ανάλυση και αξιολόγηση της ροής του αίματος και των αιμοδυναμικών παραμέτρων που την χαρακτηρίζουν διαφαίνεται ότι είναι χρήσιμη για την διάγνωση, την θεραπεία, ακόμα και την πρόληψη διαφόρων ασθενειών. Η in silico προσέγγιση της μελέτης και περιγραφής αυτών των χαρακτηριστικών της αιματικής ροής με τη χρήση της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο τα τελευταία χρόνια.
Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται η μελέτη που πραγματοποιήθηκε για την αριθμητική μοντελοποίηση και προσομοίωση τρισδιάστατης ροής ρευστού σε μια ρεαλιστική γεωμετρία ανθρώπινης αορτής. Για τις ανάγκες της εργασίας διερευνήθηκαν τρόποι απόκτησης των δεδομένων της γεωμετρίας. Από το μοντέλο στερεολιθογραφίας που αξιοποιήθηκε, το τμήμα της αορτής στο οποίο έγινε εστίαση είναι η ανιούσα αορτή, το αορτικό τόξο και τμήμα της κατιούσας αορτής. Το εργαλείο που χρησιμοποιήθηκε για την επεξεργασία της γεωμετρίας, την κατασκευή του πλέγματος, την κατάστρωση του προβλήματος και τις δοκιμές αλγορίθμων για προσομοίωση ροής είναι το λογισμικό υπολογιστικής ρευστοδυναμικής ανοιχτού κώδικα OpenFOAM.
Η υπολογιστική επίλυση ροής στην σύνθετη γεωμετρία επιχειρήθηκε με την χρήση των icoFoam, pisoFoam και simpleFoam solvers για μη χρονομεταβαλλόμενη συνθήκη εισόδου, καθώς στόχος ήταν ο υπολογισμός και η παρατήρηση των αιμοδυναμικών παραμέτρων της ταχύτητας και των τοιχωματικών διατμητικών τάσεων στην φάση της εξώθησης αίματος στην αορτή κατά την κοιλιακή συστολή. Οι ρυθμίσεις των διαφόρων παραμέτρων και η συμπεριφορά των solvers καταγράφηκαν διεξοδικά. Υπολογισμός των διατμητικών τάσεων επετεύχθη με τον simpleFoam και η κατανομή τους επιβεβαιώνει την ύπαρξη κρίσιμης περιοχής για αθηροσκλήρωση λόγω χαμηλών διατμητικών τάσεων σε τμήματα του αορτικού τόξου.
Μέσα από τις υπολογιστικές δοκιμές της παρούσας εργασίας καταδεικνύεται η δυσκολία του προβλήματος σε ό,τι αφορά: την μοντελοποίηση της γεωμετρίας, την επιλογή κατάλληλου αλγορίθμου για την επίλυση, την επιλογή συμβατών μεταξύ τους αλλά και με το φυσικό πρόβλημα συνοριακών συνθηκών, καθώς και το υπολογιστικό κόστος και την δυσκολία επίτευξης σύγκλισης, ειδικά για σταδιακά μειούμενο ιξώδες, με τους transient solvers.
|
|---|
