F7PMBMTB - Mechanika tekutin v biomedicíně

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 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.

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

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.

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.

• Navazující magisterský studijní program Biomedicínské inženýrství (povinný předmět)