|
|
Havárie mostu Silver Bridge v Point Pleasant - rozbor příčin havárie
Jagoš, Jiří ; Němec, Karel (oponent) ; Válka, Libor (vedoucí práce)
Bakalářská práce se soustředí na rozbor příčin havárie mostu Silver Bridge, ke které došlo v roce 1967, čtyřicet let od uvedení mostu do provozu. Jsou podrobně rozebrány možné příčiny pádu mostu, a to na základě informací a faktů uvedených jak přímo ve zprávách vyšetřovacích komisí, tak v dokumentech a literárních pramenech, zabývajících se materiálovými rozbory konstrukčních uzlů havarovaného mostu. V práci je proveden kritický rozbor dostupných a relevantních informací o havárii. Jsou nastíněny možné příčiny pádu mostu jak z konstrukčního hlediska, tak z hlediska materiálového.
|
|
|
Computational modeling of the interaction of flowing blood with the artery tube with the atheroma
Freiwald, Michal ; Jagoš, Jiří (oponent) ; Švancara, Pavel (vedoucí práce)
This master’s thesis deals with the interaction between flowing blood and an atherosclerotic carotid artery using a finite element fluid-structure interaction analysis. In the first part, a summarized theoretical background is introduced, consisting of cardiovascular system, blood vessels, corresponding constitutive models, blood rheology, and fluid flow theory. Next, a brief summary of the current state of computational modeling in this area is provided, mainly focusing on structural and fluid-structure interaction analyses, and the types of constitutive models used. Experimental part focuses on the creation of a simplified model of the internal carotid artery with an atherosclerotic plaque, and a corresponding model of blood in this artery. Both models are afterwards used to perform a fluid-structure interaction analysis to understand the consequences of a pulsatile blood flow on the artery wall and atherosclerotic plaque growth; primary characteristics of interest are the first maximum principal stress on the artery wall and its deformation, wall shear stress and its corresponding time-averaged value, and oscillatory shear index. All results are compared across several different analysis types, to assess the differences and impact of a chosen approach. A simplified parametric study is also performed, to determine the impact of the stenosis percentage on resulting characteristics. Lastly, results, limitations of this thesis, and possibilities of further research are discussed.
|
|
|
Možnosti řízení výstupních charakteristik peristaltického čerpadla
Odehnal, Martin ; Formánek, Martin (oponent) ; Jagoš, Jiří (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá možnostmi řízení výstupních charakteristik peristaltického čerpadla. Nejprve jsou rozebrána samotná peristaltická čerpadla, jejich provedení a principy funkce. Dále jsou popsány jejich aplikace a popis využití v biomedicínských aplikacích. V hlavní části rešerše jsou popsány výstupní charakteristiky peristaltického čerpadla s navazující kapitolou, věnující se možnostem jejich řízení. Zde jsou možnosti rozděleny dle jejich povahy do tří skupin na softwarové, hardwarové a jejich kombinaci. Možnost proměnlivého řízení otáček v průběhu cyklu patří do kategorie softwarového řízení a jeho realizace je provedena v praktické části. Tato možnost byla vybrána vzhledem k jejímu univerzálnímu použití, a to jak při eliminaci, tak modulaci pulzace. V rámci práce byly navrženy programy umožňující proměnlivé ovládání rychlosti rotoru krokového motoru v průběhu jedné otáčky ve čtyřech režimech podle volby rychlostního profilu.
|
|
|
Srovnání pulsujícího proudění newtonské a ne-newtonské kapaliny v komplexní geometrii
Kohút, Jiří ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Jagoš, Jiří (vedoucí práce)
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.
|
|
|
Pevnostní a deformační analýza parametrické řady hydraulických napínáků
Jagoš, Jiří ; Vosynek, Petr (oponent) ; Petruška, Jindřich (vedoucí práce)
Diplomová práce se soustředí na vyhodnocení ztráty předpětí ve šroubovém spojení. Analyzované šrouby jsou předepínány hydraulickým napínákem, po jehož uvolnění dojde k "sednutí" spoje a předpětí ve šroubu klesne. Analýza je provedena na axisymetrickém modelu spoje v programu ANSYS Workbench 15, ve kterém je implementována metoda konečných prvků. Vyhodnocení ztráty je provedeno pro využívaný rozsah (ve firmě ČKD Blansko a.s.,) poměru svěrné délky šroubu vůči jeho jmenovitému průměru. Jsou definovány předpoklady geometrické a materiálové. Před předepnutím šroubů na předepsanou hodnotu je nutné provést proces stabilizačního předepnutí, pak platí zde uvedené výsledky. Na základě provedené analýzy je vypracován postup pro analytický výpočet na požadované předpětí s uvážením ztráty sednutím spoje. Je provedeno pevnostní posouzení hydraulického napínáku pro šrouby M72x4. Byl použit 3D model hydraulického napínáku s jednou rovinou symetrie. Kritéria pro maximální přípustná lineárně-elastická napětí jsou dle normy ČSN EN 13 445-3.
|
|
|
Analysis of Influence of Blood Flow and Arterial Geometry on Pathological Processes in Arteries
Jagoš, Jiří ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Jonášová,, Alena (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
An occurrence of cardiovascular diseases is rising together with increasing average life expectancy as well as to an unhealthy lifestyle. Since the most of these diseases are asymptomatic, a great effort has been devoted to early detection of these diseases because if they are detected in early phase, a conservative treatment can be an option. If not, a highly invasive and risky surgery is usually the only option. We can still observe a very large portion of patients in the risk group to whom the disease does not develop, and, on the contrary, in many patients who are not in the risk group, it does. Computational modelling of cardiovascular system is one of the options, which can help with stratification of the patients that are at risk of developing cardiovascular diseases. Firstly, a successful validation of the numerical model of pulsatile flow in the rigid and compliant tubes via velocity profiles was performed. Experiment circuit was arranged to correspond conditions in the human aorta. Next part is devoted to proper treatment of boundary conditions (BCs) for numerical model of pulsatile flow in human arteries. The first approach works with pulse wave velocity which needs to be computed first. Then, a shift between input and outputs BCs can be determined easily. Nevertheless, we have to prescribe also flow or pressure waveforms for each inlet and outlet. Thus, the predictive capabilities of this approach are significantly limited. Its next disadvantage is applicability only for simulations considering compliance of the vessel wall. We used this approach in fluid-structure interaction simulations to check the potential risk factor of the aorto-iliac angle on development of an aneurysm in the abdominal aorta (AAA). It has been shown that the pressure increases due to a large (but still physiological) span of the aorto-iliac angles is negligible. We also investigated the influence of the area ratio on pressure in the abdominal aorta. The results of this computational study show a substantial increase in pressure as the ratio decreases and confirms clinical observations showing significantly elevated risk of AAA in patients with lower limp amputation or those with iliac artery stenosis. In the final part we have investigated the effect of a flow waveform shape in the human carotid artery on the risk of atherosclerosis. The five geometrically different geometries of the carotid bifurcation from “healthy” old individuals were reconstructed. The representative input flow BCs in the common carotid artery for the young and old individual were adopted from a literature. The outputs BCs for the internal and external carotid artery were represented by three-element Windkessel model. The parameters of the Windkessel model were iteratively tuned to reach flow waveform shape in internal carotid artery according to literature. These BCs represent the behaviour of the periphery very reliably. Moreover, the predictive capabilities and numerical stability of this approach are much better than the first approach. The results show that the time average wall shear stress decreases significantly in case of healthy elderly subjects in comparison to young ones which indicates elevated risk of atherosclerosis. The results are in agreement with clinical observations and further extend the existing knowledge with a much deeper analysis of this trend. The final discussion is devoted to a potential benefits of an antihypertensives and regular physical activity.
|
|
|
Design of a peristaltic pump and its production using a 3D printer
Ballo, Igor ; Marcián, Petr (oponent) ; Jagoš, Jiří (vedoucí práce)
The focus of this thesis is the design of a peristaltic pump and its subsequent manufacturing using 3D printer. The design was based on a detailed study of constructions of peristaltic pumps focused mainly on applications in biomechanics, from which was proposed an experiment for better understanding the torque required for the pump to operate properly. From this design a prototype was made, the results of experiments brought a new perspective on other designs of peristaltic pumps made by a 3D printer.
|
|
|
Konstrukce modelu lidské karotidy na základě elektrohydraulické analogie
Škrlová, Nikola ; Kohút, Jiří (oponent) ; Jagoš, Jiří (vedoucí práce)
Karotida je důležitá velká tepna dopravující krev do cerebrálního systému, který je zodpovědný za správnou funkci lidského těla. Matematické modely kardiovaskulárního systému byly navrženy pro pochopení onemocnění cév. Hlavním cílem této práce je vytvoření matematického modelu karotidy, pomocí elektrohydraulické analogie. 0D modelování kardiovaskulárního systému neboli model nejnižší úrovně zahrnuje dvouprvkový Windkessel model. Numerické modelování bylo vytvořeno v prostředí MATLAB. Pro řešitelnost bylo nutné získat počáteční parametry průtoku ve společné karotidě. Výsledné tlakové průběhy na společné karotidě bylo nezbytné přizpůsobit ideálnímu tlakovému rozsahu zdravého člověka. Stejný postup byl aplikovaný na průtok v interní karotidě. Poté proběhlo porovnání s reálnou naměřenou křivkou průtoku. Při ověřování zákona zachování hmotnosti průtoku byla zjištěna 6% procentuální odchylka. Chybovost mohla vzniknout zjednodušeným přístupem řídících rovnic a samotnou zaokrouhlovací chybou MATLABU. Toto průlomové spojení vědy a medicíny je přínosem především pro lékaře a pacienty, kteří se s onemocněním potýkají.
|
|
|
Návrh a konstrukce hydraulicky podobného experimentálního okruhu pro veno-arteriální extrakorporální membránovou oxygenaci
Janda, Cyril ; Suk, Pavel (oponent) ; Jagoš, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce se věnuje mimotělnímu okysličování a problematice spjaté s jeho hydrody- namickými vlastnostmi a možnými dopady na lidské tělo. Mimotělní okysličovací oběh dělíme na EKMO(=Extrakorporální membránová oxygenace), které se používá při nedo- statečnosti funkce plic a srdce a KPB(=Kardiopulmonární bypass), které se používá přímo při operaci. V teoretické části se seznámíme s potřebnými znalostmi v oblasti lidského těla, technického provedení mimotělního oběhu a základy hydromechaniky a mechaniky těles. V praktické práci pak budeme pozorovat na okysličovači jeho hydraulický vliv na okruh. Budeme pozorovat rozdíly tlakových amplitud a časových zpoždění tlakových vln na datech z pokusu filtrovaných pomocí nízkoprahového filtru.
|
|
|
Design of a peristaltic pump and its production using a 3D printer
Ballo, Igor ; Marcián, Petr (oponent) ; Jagoš, Jiří (vedoucí práce)
The focus of this thesis is the design of a peristaltic pump and its subsequent manufacturing using 3D printer. The design was based on a detailed study of constructions of peristaltic pumps focused mainly on applications in biomechanics, from which was proposed an experiment for better understanding the torque required for the pump to operate properly. From this design a prototype was made, the results of experiments brought a new perspective on other designs of peristaltic pumps made by a 3D printer.
|
host ::
RSS.