22451 Fysiologisk fluidmekanik

2022/2023

Kursusinformation
Physiological fluid mechanics
Dansk
5
Bachelor
Kurset udbydes som enkeltfag
Januar
Projektgrupper dannes på første undervisningsdag, og disse fastholdes gennem kursusforløbet.
Campus Lyngby
Forelæsninger, opgaveløsning, miniprojekter.
3-uger
Sidste dag(e) i 3-ugersperioden, Den endelig rapport afleveres på kursets sidste dag
Skriftlig eksamen og bedømmelse af rapport(er)
Dette kursus indeholder delprøver i form af en skriftlig multiple choice eksamen, der er individuel, og en rapport udarbejdet i grupper. Den endelig karakter er en helhedsvurdering af de to deleksaminer.
Skriftlig eksamen: 3 timer
Alle hjælpemidler er tilladt :

Den individuelle multiple choice eksamen er en stedprøve på DTU i den sidste uge af kursusperioden.

7-trins skala , ekstern censur
31520
01005 , Differentialligninger, vektoranalyse, mekanik
Minimum 10 Maksimum: 35
Marie Sand Traberg , msene@dtu.dk
22 Institut for Sundhedsteknologi
I studieplanlæggeren
Overordnede kursusmål
Introducere studerende til anvendelse af fluidmekaniske principper i kliniske problemstillinger i det kardiovaskulære system, samt i analyse af kardiovaskulære devices’ funktion og effekt.
Opstille og anvende matematiske modeller og metoder i problemstillinger inden for fysiologisk fluidmekanik med fokus på blodet strømning.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Analysere kliniske problemstillinger som hjertefejl (septum-defekt og klapinsufficiens) og dyb venetrombose ved hjælp af begreber fra fluidmekanik.
  • Forklare virkningen af kardiovaskulære devices ud fra en fluidmekanisk analyse.
  • Redegøre for principperne i blodtryksmåling og liste mulige målemetoder.
  • Redegøre for og anvende fluiders basale mekaniske egenskaber, kinematik og de gældende bevarelsessætninger for fluider.
  • Opstille, reducere og evaluere fluidmekaniske modeller for en klinisk relevant problemstilling og et kardiovaskulært device.
  • Udlede Navier-Stokes ligning for usammentrykkelige væsker og redegøre for alle elementer i Navier-Stokes ligning.
  • Udlede og anvende Bernoullis ligning til analyse af flow fænomener i det kardiovaskulære system.
  • Bruge computersimuleringer i COMSOL Multiphysics til analyse af kliniske problemstillinger og kardiovaskulære devices.
  • Dokumentere og formidle teknisk og sundhedsfagligt information i form af powerpoint præsentation, laboratoriejournal og videnskablig artikel.
  • Evaluere og give konstruktiv feedback på eget og andres arbejde.
Kursusindhold
1. Kliniske problemstillinger: Hjertefejl (septum-defekt og klapinsufficiens) og dyb venetrombose
2. Kardiovaskulær devices og behandlingsmetoder: Kunstige hjerteklapper, vena cava filtre, blodtryksmåling med intrvaskulært kateter
3. Blodtryksmåling: Klinisk måling af blodtryk, hydrostatisk tryk, statisk og dynamisk tryk
4. Grundlæggende begreber: Kontinuitetsbegrebet, overflade- og volumenkræfter, sammentrykkelighed, opdrift, overfladespænding og kapillareffekten
5. Bernouillis ligning: Energimængde i væsker, tryk-volumen kurver
6. Væskers kinematik: Hastighedsfelt, flow rate, accelerationsfelt, hastighedsgradienttensoren, rotation, aksial extension, volumenekspansion, vinkeldeformation, deformationsratetensoren, rotationstensoren
7. Massebevarelse på differentiel form og integralform, Lebniz teorem, Gauss teorem, differentialoperatorer i cylinder koordinatsystemet
8. Impulsbevarelse af systemvolumen udtrykt ved kontrolvolumen, kræfter på et fluidelement, traktionsvektoren, divergens af en dyade, divergens af en tensor, Cauchy´s ligning i kartesiske og polære koordinatsystemer
9. Fluiders konstitutive ligninger: Symmetri i stress tensor, symmetrier i isotrope fluiders stivhedstensor, Lamé konstanterne, viscositet, Newtonske og ikke-Newtonske fluider
10. Navier-Stokes ligning: Divergens af stress tensoren, Navier-Stokes ligning for sammentrykkelige og usammentrykkelige fluider
11. Comsol simuleringer af blodets strømning i kliniske problemstillinger og kardiovaskulære devices
12. Planlægning og udførelse af projektarbejde i grupper, samt evaluering af eget og andres arbejde.
Litteraturhenvisninger
James R. Welty, Gregory L. Rorrer, David G. Foster: Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer, 6th edition, John Wiley and Sons. ISBN: 978-1-118-80887-0

Desuden benyttes et udvalg af e-bøger og videnskablige artikler, der er tilgængelige gennem DTU FindIt, som baggrundslitteratur.
Bemærkninger
Kurset er et teknologisk linjefag på bacheloruddannelsen Medicin og Teknologi.
Sidst opdateret
02. maj, 2022