Az artériás véráramlás alakulása mozgás közben

Egy bicikliző láb vizsgálata

Bartos Ambrus BSc IV. évf.

e-mail: bartosambrus@gmail.com

Konzulens: Dr. Halász Gábor, Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék

e-mail: halasz@hds.bme.hu

A projekt célja az volt, hogy az eddig mozdulatlanul fekvő modellhez képest hogyan változik meg a láb vérellátása, ha az egy biciklit hajt. Ennek a modellezésére írtunk Matlab programot. Egyszerűsítésként vér helyett egyszerű Newtoni folyadékot vizsgáltunk, ami minimálisan különbözik a számunkra fontos tulajdonságaiban, az érelágazásokat nem vettük figyelembe, hanem egy hosszú eret vettünk fel a lábban, amiből a vér kiömlését egy fojtással modelleztük, az eret a hossza mentén állandó terheletlen keresztmetszetűnek feltételeztük. A szimulációnál a lábat négycsuklós mechanizmussal modelleztük, amit a két lábszár és a pedál alkot. Ennek minden pontjában kiszámítottuk a sebesség és gyorsulás értékeket, ebből és a gravitációból megkaptuk a térerők értékeit minden pillanatban. Az áramlástani számításoknál a mozgás- és a kontinuitás egyenletből indultunk ki. Az ér modellezéséhez a Streeter-Wylie által kidolgozott anyagmodellt alkalmaztuk, amiben az átmérő változásával a rugalmassági modulus exponenciálisan növekszik, evvel jól közelíti az érfal viselkedését. Az egyenleteket a karakterisztikák módszerével oldottuk meg, ami a véges differenciák módszeréhez hasonló. Felvettük a peremfeltételeket: a bokában lineáris fojtást, aminek értékével a hajszálerekbe elfolyó vért közelítettük, a térdben a két csövet összekapcsoltuk, és a két oldalról érkező különböző karakterisztika-egyenletet oldottuk meg, a csípőben sinusosan váltakozó nyomást tételeztünk fel, mivel a bokába érkező vérmennyiség vizsgálata volt a fő cél. Kezdeti feltételnek a valós nyomásértékeket választottuk álló vér mellett. Az indítási tranziensek megszüntetése miatt a program elején egy két - sinusos felfutás van, ami alatt a paraméterek a kezdetiről a valósra beállnak. Az elkészült program apró időlépésenként halad előre, minden pillanatban minden osztáspontban kiszámítja az aktuális nyomás és sebességértékeket. Mivel a háló minden lépés után torzul, ezért minden alkalommal még újra kellett hálózni a lábat, és a kapott pontokban meghatároztuk az új értékeket. A programot különböző szívfrekvenciák mellett is lefuttattuk. Az ellenőrzéseket elvégeztük. Az eredményeket grafikonokban ábrázoltuk, a következtetést levontuk.

szerző

Bartos Ambrus
gépészmérnöki
nappali alapszak

konzulens

Dr. Halász Gábor
Professzor Emeritus, Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék

helyezés

III. helyezett