پایان نامه شبیه سازی عددی یک میکروسنسور اندازه¬گیری جریان در مدل واقعی آئورت انسان

دانشگاه شیراز

دانشکده مهندسی مکانیک

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک -گرایش تبدیل انرژی

شبیه سازی عددی یک میکروسنسور اندازه­گیری جریان در مدل واقعی آئورت انسان

 

 

استاد راهنما

دکتر رضا کمالی

دی 1392

 

چکیده

بیماری­های شریانی به خصوص تصلب شریان و اتساع عروق از مهم­ترین علل مرگ­و­میر ناگهانی در جهان به شمار می­روند. روش­های متفاوتی برای تشخیص این بیماری­ها وجود دارد که در این تحقیق به طراحی و تحلیل یک میکروسنسور، که بر مبنای ایده­ای جدید برای آشکارسازی اتساع یا گرفتگی رگ­ها عمل می­کند، پرداخته شده است. با توجه به تغییر سطح مقطع شریان در هر دو بیماری ذکر شده، سرعت جریان خون نیز تغییر خواهد کرد. لذا از یک میکروسنسور اندازه­گیری سرعت جریان از نوع حرارتی که بر روی یک کتتر نصب می شود، برای اندازه­گیری سرعت جریان خون و در نتیجه تشخیص این بیماری­ها استفاده شده است. در ابتدا به طراحی ساختار میکروسنسور و بهینه­سازی هندسه­ی آن پرداخته شد، سپس بررسی عددی تاثیرات ناشی از ورود این میکروسنسور به داخل آئورت انسان انجام شد که هندسه­ی واقعی آئورت از عکس­های سی­تی­آنژیوگرافی استخراج شده است. با قرار دادن این میکروسنسور در نواحی مختلف آئورت به بررسی توزیع فشار، سرعت و دما در آئورت پرداختیم. نتایج بیانگر تغییرات اندک در توزیع فشار و دما بود. هم­چنین متوسط سرعت جریان در یک مقطع با حضور میکروسنسور، افزایش اندکی داشت. در نتیجه حضور میکروسنسور دقت اندازه­گیری را به میزان کمی کاهش خواهد داد. همچنین، نتایج نشان دادند که توان مصرفی  میکروسنسور طراحی شده در این تحقیق، در محدوده توان مصرفی کم قرار دارد.

 

واژگان کلیدی: تصلب شریان، اتساع عروق، میکروسنسور، آئورت، سی­تی­آنژیوگرافی.

 

فهرست مطالب

 

 

 عنوان                                                                                                          صفحه

فصل اول: مقدمه  …………………………………………………………………………………………. 1‌

1-1- مقدمه. 3

1-2- هدف… 4

1-3- مفاهیم اصلی.. 5

1-3-1- رگ­های خونی.. 5

1-3-2- قلب… 8

1-3-3- سیستم گردش خون.. 10

1-3-4- دوره قلبی.. 11

1-3-5- خون.. 13

1-3-6- جریان خون در آئورت… 16

1-3-7- سی­تی­آنژیوگرافی.. 16

1-3-8- کتتر. 18

1-3-9- سیستم­های میکروالکترومکانیکی.. 19

1-3-10-  انواع میکروسنسورهای اندازه­گیری جریان.. 21

فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته …………………………………………………………..26

2-1- مطالعات انجام شده در رابطه با میکروسنسورهای اندازه­گیری جریان.. 28

2-2- مطالعات انجام شده در رابطه با جریان خون در بدن.. 34

فصل سوم: معادلات حاکم بر مساله …………………………………………………………….. 39

3-1- جریان الکتریکی.. 41

3-2- سیال.. 42

3-3- جامد. 44

فصل چهارم: طراحی و بهینه­ سازی­ساختار میکروهیتر و تولید هندسه ………….. 45

4-1- طراحی و بهینه‌سازی ساختار میکروهیتر. 47

4-2- تولید هندسه­ی مربوط به میکروسنسور، جهت ورود به آئورت… 59

4-3- مراحل ساخت هندسه­ی واقعی آئورت انسان.. 62

4-4-  نحوه ورود کتتر به شریان آئورت… 67

فصل پنجم: حل جریان در هندسه­ی ساده …………………………………………………… 69

فصل ششم: تحلیل نتایج ……………………………………………………………………………. 77

6-1- شرایط مرزی.. 79

2-6- مشخصات سیال.. 92

6-3- مطالعات شبکه. 93

6-4- بررسی رژیم جریان در آئورت… 103

6-5- سخت‌افزار مورد استفاده 103

6-6- شرایط اولیه. 103

6-7- مقایسه­ی نتایج با نتایج حاصل از نرم افزار فلوئنت… 104

6-8- محاسبه­ی اختلاف پتانسیل لازم برای اعمال در دو سر میکروهیتر. 106

6-9- تحلیل و مقایسه نتایج دردوحالت وجود و یا عدم وجود میکروسنسور درآئورت106

فصل هفتم: نتیجه­گیری و پیشنهادات ………………………………………………………… 143

7-1- نتیجه­گیری.. 145

7-2- پیشنهادات… 147

فهرست منابع …………………………………………………………………………………………… 149

فهرست جداول

 

 

  عنوان                                                                                                                      صفحه

جدول ‏4‑1: خواص فیلم نازک نیکلی.. 50

جدول ‏4‑2: خواصPDMS 50

جدول ‏4‑3: مقادیر پارامترهای متغیر در طی روند بهینه­سازی.. 53

جدول ‏4‑4 : خواص پاریلین­سی.. 61

جدول ‏5‑1 : بررسی استقلال نتایج حل عددی از شبکه. 72

جدول ‏6‑1: مقایسه حداکثر سرعت در زمان‌های مختلف برای پنج شبکه­ی بکار رفته. 95

جدول ‏6‑2: مقایسه فشار خروجی شریان سلیاک در زمان ‌های مختلف برای پنج شبکه ی بکار رفته  95

براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد 

مطالب مشابه را هم ببینید
فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید !
سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه ، تحقیق ، پروژه و مقالات دانشگاهی در رشته های مختلف است. مطالب مشابه را هم ببینید یا اینکه برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید