A numerical approach for predicting hemodynamic characteristics of 3D aorta geometry under pulsatile turbulent blood flow conditions using fluid-structure interaction
Sıvı-yapı etkileşimini kullanarak pulsatil türbülanslı kan akışı koşullarında 3B aort geometrisinin hemodinamik karakteristiklerini öngörmek için sayısal bir yaklaşım
- Tez No: 791999
- Danışmanlar: PROF. DR. SALİM KUNT ATALIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Makine Mühendisliği, Bioengineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Dünya genelindeki ölüm nedenleri arasında ilk sırada yer alan kardiyovasküler hastalıklar topluma ekonomik, sosyal ve psikolojik olarak ciddi zarar vermektedir. Bu nedenle kardiyovasküler hastalıkların olabildiğince erken teşhis edilmesi hayati bir durum haline gelmiştir. Klinisyenlerin acil bir ameliyat öncesi karar alma, bireyselleştirilmiş risk tahmini ve sanal tedavi planlaması için güvenilir ve hızlı sayısal yaklaşımlara ihtiyaç duyması; biyomedikal alanında -özellikle kardiyovasküler tıpta- HAD uygulamalarının kullanımını yaygınlaştırmıştır. Mevcut çalışmanın temel amacı, pulsatil türbülanslı kan akışı ile 3-D aort geometrisinin hemodinamik özelliklerine dair bilgi sağlamaktır. Bu amaç doğrultusunda, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) ve sonlu elemanlar analizini (FEA) birleştiren sayısal akışkan-yapı etkileşimi (FSI) analizi ile kan ve damar mekanizması değerlendirilmiştir. Ayrıca türbülans, viskoz ve damar modelleme parametrilerinin hemodinamik özelliklere etkisi araştırılmıştır. Araştırmalar, salınımlı kesme indeksi, hız alanı karakteristikleri, von-Mises stresi ve yer değiştirme gibi çıktı parametrelerini karşılaştırmak için on iki türbülans mode-li, iki Newtonian olmayan akış modeli ve farklı damar modelleme parametrileri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, düşük Reynolds düzeltmeli SST k-omega mode-linin hemodinamik özellikleri tahmin etmede daha iyi olduğunu göstermiştir. Önerilen hesaplama modeli, gerçekçi sanal model olarak tanımlanan kardiyovasküler sistemin dijital ikizi için bir başlangıç çalışması olarak düşünülebilir.
Özet (Çeviri)
Cardiovascular diseases are the leading cause of death all around the world and harm the society in terms of economically, socially, and psychologically. Hence diagnosing cardiovascular diseases as early as possible has become vital circumstance. Since clinicians need reliable and fast numerical approaches for their urgent pre-surgery decisions, individualised risk prediction and virtual treatment planning, CFD has become widespread in biomedical especially in cardiovascular medicine. The main aim of current study is to provide insight to hemodynamic characteristics of 3-D aorta geometry with pulsatile turbulent blood flow. In line with this purpose, blood and vessel mechanism has been evaluated through numerical fluid-structure interaction (FSI) analysis that couples computational fluid dynamics (CFD) and finite element analysis (FEA). Besides, effects of turbulence modelling, viscous effects and solid domain parameters such as artery thickness, elastic modulus and Poisson's ratio on hemodynamic characteristics have been investigated. The investigations are carried out by using twelve turbulence models, two Non-Newtonian models and different solid domain values to compare output parameters such as oscillatory shear index, velocity field characteristics, von-Mises stress and displacement. Results have shown that SST k-omega with low-Re corrections model seem to be better capable of predicting hemodynamic characteristics. Proposed computational model can be considered as an initial work for the digital twin of cardiovascular system which is described as the realistic virtual model.
Benzer Tezler
- Modeling of two-phase blood flow and fluid-structure interactions in cerebral aneurysms
Serebral anevrizmalarda iki-fazlı kan akışının ve bunun damar duvarları ile etkileşimlerinin modellenmesi
HAMED PAHLAVANI
Doktora
İngilizce
2022
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLYAS BEDİİ ÖZDEMİR
- Characterization of wall shear stress in abdominal aortic aneurysm phantom using particle image velocimetry
Abdominal aort anevrizma modelinde duvar kesme geriliminin partikül görüntü velosimetrisi kullanılanarak karakterizasyonu
SEMİH TÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET METİN YAVUZ
- Gemi özitme parametrelerinin sayısal ve deneysel olarak hesaplanması
Numerical and experimental estimation of self-propulsion parameters of marine vehicles
METİN KEMAL GÖKÇE
Doktora
Türkçe
2020
Gemi MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET DURSUN ALKAN
- Machine learning approach for predicting severity of obstructive sleep apnea syndrome
Obstrüktif uyku apnesinin şiddetinin tahminlenmesinde makine öğrenmesi yaklaşımı
ONURHAN HAMZAOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FETHİYE AYLİN SUNGUR
- Comparison of artificial neural network-based and adaptive quadratic neural network-based multi-fidelity algorithms for buckling load prediction of stiffened panels
Güçlendirilmiş panellerin burkulma yükü tahmini için yapay sinir ağı tabanlı ve adaptif kuadratik sinir ağı tabanlı çoklu doğruluk seviyeli algoritmaların karşılaştırılması
HÜSEYİN AVNİ YAŞAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilimsel Hesaplama Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
DOÇ. DR. HAMDULLAH YÜCEL