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 

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: