Original title: Srovnání pulsujícího proudění newtonské a ne-newtonské kapaliny v komplexní geometrii
Translated title: Comparison of Pulsating Flow of Newtonian and non-Newtonian Fluid in Complex Geometry
Authors: Kohút, Jiří ; Rudolf, Pavel (referee) ; Jagoš, Jiří (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2020
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Tato diplomová práce se zabývá pulsujícím prouděním newtonské a ne-newtonské kapaliny. V teoretické části jsou uvedeny potřebné teoretické znalosti jak obecně k pulsujícímu proudění, tak k ne-newtonskému chování kapaliny. Dále se práce zaměřuje na numerické modelování pulsujícího proudění v přímé, ideálně tuhé trubici a v „patient-specific“ modelu lidské tepny, přesněji v karotidě. Jsou použity dvě metody: numerické řešení pomocí metody konečných objemů (MKO) a také analytické řešení pomocí Besselových funkcí (tzv. Womersley). Výsledky jsou validovány proti experimentálnímu měření metodou „particle image velocimetry“ (PIV). Shoda numerického řešení s experimentálními daty je vzhledem k nepřesnostem PIV velmi dobrá z obou pohledů - kvalitativně i kvantitativně. Numerické řešení dále srovnává vliv turbulence a ne-newtonské kapaliny vůči bázi (laminární, newtonská kapalina). Vyvinutá metodika je v závěru aplikována na „patient-specific“ model karotidy, zrekonstruovaný z CT snímků. Měření in vivo je v lidských tepnách velmi nákladné a často invazivní. Výstupy z měření jsou tak omezené, většinou pouze na tlak a průtok. Výpočtové modelování proudění (CFD) je neinvazivní a výstupy jsou přes celou doménu. Díky těmto výhodám CFD výrazně přispívá k pochopení vlivu hemodynamiky při tvorbě kardiovaskulárních onemocnění. This master's thesis deals with pulsating flow of Newtonian and non-Newtonian fluid. Theoretical part represents necessary theoretical knowledge for pulsating flow and understanding of non-Newtonian behaviour. Furthermore the thesis focus is directed on numerical simulation of pulsating flow in straight, ideally rigid tube and in patient-specific model of human artery, more precisely in carotid. Two methods are used: numerical solution based on finite volume method (FVM) and also analytical solution using Bessel functions by Womersley. Results are validated against experimental measurements of velocity profiles by particle image velocity method (PIV). The agreement between numerical and experimental data with consideration of PIV inaccuracy was was very good from both point of views - qualitative and quantitative. Numerical solution also compare influence of turbulence and non-Newtonian behaviour towards base (laminar flow, Newtonian fluid). Developed methodology is then applied on patient-specific model of carotid, which was renovated from computed tomography. Measurements in vivo in human arteries is very expensive and often invasive. Because of that measurement outputs are limited, most of the time on pressure and flow. Computational fluid dynamics (CFD) is non-invasive and outputs are through whole domain. Due to these advantages CFD significantly contributes to understanding of hemodynamics influence in cardiovascular diseases.
Keywords: Boundary layer; carotid artery; Carreau model; erythrocytes; k- SST; velocity profile; WSS; Carreau model; erytrocyty; k- SST; karotida; mezní vrstva; rychlostní profil; WSS

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/191653

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-595803


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses