|
|
Point Pleasant bridge collapse - casual analysis of the accident
Jagoš, Jiří ; Němec, Karel (referee) ; Válka, Libor (advisor)
The bachelor thesis is focused on the analysis of the causes of the accident of the Silver Bridge, which occurred in 1967, forty years since the introduction of the bridge to the traffic. In the work are discussed in detail all possible causes of the collapse of the bridge on the basis information and facts mentioned both directly in the inquiry reports of committees, as well as in documents and literary sources, dealing with material analysis of the structural nodes of the wrecked bridge. The work carried out critical analysis of the available and relevant information about the crash. The bachelor thesis outlines also the possible causes of the fall and collapse of the bridge from structural point of view and from terms of the material.
|
|
|
Computational modeling of the interaction of flowing blood with the artery tube with the atheroma
Freiwald, Michal ; Jagoš, Jiří (referee) ; Švancara, Pavel (advisor)
Předložená diplomová práce se zabývá interakcí mezi proudící krví a krční tepnou, obsahující aterosklerotický plat, za pomoci konečnoprvkové fluid-structure interaction analýzy. První část práce obsahuje souhrn teoretických poznatků, sestávající z kardiovaskulárního systému, cév, souvisejících konstitutivních modelů, reologie krve a úvodu do teorie proudění. Dále je v práci obsažen stručný souhrn současného poznání výpočtového modelování v této oblasti, s důrazem na strukturní a fluid-structure interaction analýzy v oblasti krční tepny, a na použité konstitutivní modely. Experimentální část se soustředí na tvorbu zjednodušeného modelu krční tepny, obsahující aterosklerotický plat, a na tvorbu odpovídajícího modelu krve. Oba modely poté společně vstupují do fluid-structure interaction analýzy, která si klade za cíl pochopit důsledky pulzujícího toku krve na stěnu tepny a na růst aterosklerotického plátu; primárními zkoumanými veličinami jsou první hlavní napětí na stěně tepny, celková deformace stěny tepny, časově zprůměrovaná hodnota smykového napětí na stěně tepny a oscilační smykový index. Všechny výsledky jsou porovnány napříč několika typy analýz, tak aby bylo možné zhodnotit rozdíly a důsledky zvoleného přístupu. Součástí práce je také zjednodušená parametrická studie, která porovnává vliv rostoucího procenta stenózy na vyhodnocované veličiny. V poslední částí práce jsou zhodnoceny výsledky, její limitace a další možnosti výzkumu v této oblasti.
|
|
|
Possibilities of controlling the output characteristics of the peristaltic pump
Odehnal, Martin ; Formánek, Martin (referee) ; Jagoš, Jiří (advisor)
This bachelor's thesis deals with the possibilities of controlling the output characteristics of a peristaltic pump. First, the peristaltic pumps themselves, their design and principles of operation are analyzed. Furthermore, their applications and a description of their use in biomedical applications are described. The main part of this review describes the output characteristics of a peristaltic pump with a follow-up chapter devoted to the possibilities of their control. Here, the options are divided according to their nature into three groups: software, hardware and their combinations. The possibility of variable speed control during the cycle belongs to the category of software control and its implementation is performed in the practical part of this work. This option was chosen due to its universal use, both in the elimination and modulation of pulsation. As part of the work, different schemes were designed that allow variable control of the rotor speed of the stepper motor during one revolution in four modes according to the choice of speed profile.
|
|
|
Comparison of Pulsating Flow of Newtonian and non-Newtonian Fluid in Complex Geometry
Kohút, Jiří ; Rudolf, Pavel (referee) ; Jagoš, Jiří (advisor)
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.
|
|
|
Strength and deformation analysis of parametric family of hydraulic stretchers
Jagoš, Jiří ; Vosynek, Petr (referee) ; Petruška, Jindřich (advisor)
The master thesis is focused on an evaluation of a preload lost in a tappered joint. The analyzed bolts are preloaded by a hydraulic tensioner. When the tensioner is removed, the joint is established and the preload in bolt is decreased. The analysisis carried out on axisymmetry model of joint in ANSYS Workbench 15, a finite element method is implemented in that software. The evaluation of the preload lost is made for a used range of ratio of clamped length to a nominal diameter of bolt. Geometry and material assumptions are defined. Before preloading of bolts to a desired value the process of stabilization preloading must be done otherwise outlines of the analysis are not applicable. On the base of the outlines of the analysis, the method for analytical computing of the desired pretension is done. The method involves the preload lost, which occurs due to establishment of the joint. The strength assesment of the hydraulic tensioner for bolts M72x4 is done. A 3D model of the tensioner with one plane of symmetry was used. Strength criteria for maximum allowed linear-elastic stress are in accordance with ČSN EN 13 445-3.
|
|
|
Analysis of Influence of Blood Flow and Arterial Geometry on Pathological Processes in Arteries
Jagoš, Jiří ; Rudolf, Pavel (referee) ; Jonášová,, Alena (referee) ; Burša, Jiří (advisor)
Se zvyšující se průměrnou délkou života a nezdravým životním stylem se velmi úzce pojí zvýšený výskyt kardiovaskulárních chorob. Většina z těchto nemocí je asymptomatických. Je zde tedy velká snaha rozpoznat tato onemocnění časně, dokud je možné je léčit konzervativně pomocí změny životního stylu či různých léků. Pokud se nemoc objeví až v pozdním stádiu, je nutná často velmi riziková operace. Stále se velmi často stává, že u pacienta v rizikové skupině se kardiovaskulární choroba nerozvine, a naopak u toho, který v rizikové skupině dle stávajících kritérií není, ano. Výpočtové modelování kardiovaskulárního systému je jedním z mnoha způsobů, které mohou pomoci se sofistikovanější indikací osob, u kterých je zvýšené riziko vývoje těchto chorob. V práci byly nejprve úspěšně validovány výsledky numerického modelu pulzujícího proudění v tuhé a elastické trubici skrze rychlostní profily. Podmínky experimentu byly záměrně voleny tak, aby byly blízké podmínkám v lidské aortě. Další část práce je věnována výběru a implementaci okrajových podmínek pro numerické modely pulzujícího proudění v lidských tepnách. První přístup pomocí určení rychlosti šíření pulzní vlny v tepně a následné časové korekci mezi vstupní a výstupní okrajovou podmínkou je poměrně jednoduchý, nicméně přímo předepisuje tvaru tlakové nebo průtokové vlny pro každý vstup a výstup z modelu a jeho prediktivní vlastnosti jsou tímto výrazně omezené. Jeho další nevýhodou je aplikovatelnost pouze pro simulace proudění, které uvažují poddajnost stěny. V případě simulace proudění s tuhou stěnou časovou korekci vstupní a výstupní okrajové podmínky nelze provést. Zde v práci byl tento přístup využitý v simulacích, které uvažují vzájemnou interakci stěny tepny s kapalinou, při prověřování potenciálního rizikového faktoru úhlu ilických tepen na rozvoj aneurysmatu abdominální aorty (AAA). Ukázalo se, že pro velký (ale stále fyziologický) rozsah úhlu ilických tepen nedochází ke zvýšení tlaku v aortě. Dále byl prověřen vliv poměru průřezů ilických tepen vůči průřezu aorty, u kterého se prokázal výrazný vliv na zvýšení tlaku v aortě. Výsledky jsou v souladu s klinickým pozorováním, které ukazují, že lidé po amputaci dolní končetiny, nebo lidé se stenózou v ilické tepně mají významně zvýšené riziko vzniku AAA. V závěrečné části byl zkoumán vliv tvaru průtokové vlny v lidské karotidě na vznik aterosklerózy. Bylo zrekonstruováno pět geometricky odlišných karotických bifurkací ze „zdravých“ starších pacientů. Reprezentativní vstupní okrajové podmínky průtoků pro staršího i mladého jedince byly převzaty z literatury. Výstupní okrajové podmínky pro interní a externí karotidu byly reprezentovány tří parametrickým Windkessel modelem. Parametry Windkessel modelu byly iteračním postupem odladěny tak, aby průběh průtokové vlny v interně byl v souladu s průběhem v literatuře. Tyto okrajové podmínky vystihují chování periferie velmi věrohodně. Navíc vykazují výrazně vyšší numerickou stabilitu a predikční vlastnosti než prvně zmíněný přístup. Analýzou výsledků bylo zjištěno že proudění v karotidě u zdravé starší osoby vykazuje výrazné snížení časově průměrovaného smykového napětí na stěně tepny vůči osobě mladé, což indikuje zvýšené riziko vzniku aterosklerózy. Výsledky jsou v souladu s klinickým pozorováním a rozšiřují dosavadní znalosti o mnohem hlubší analýzu. Je zde také diskutován případný přínos antihypertenziv a pravidelného cvičení.
|
|
|
Design of a peristaltic pump and its production using a 3D printer
Ballo, Igor ; Marcián, Petr (referee) ; Jagoš, Jiří (advisor)
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.
|
|
|
Design of a model of the human carotid artery based on an electrohydraulic analogy
Škrlová, Nikola ; Kohút, Jiří (referee) ; Jagoš, Jiří (advisor)
The carotid artery plays a crucial role in delivering blood to the cerebral system, which ensures the proper function of the human body. Mathematical models of the cardiovascular system have been proposed to understand vascular disease. The main aim of this study is to create mathematical model of the carotid artery, using an electrohydraulic analogy. The most basic or 0D modeling of cardiovascular system includes the two-element Windkessel model. Numerical modeling was carried out in the MATLAB environment. To make the model solvable, it was necessary to determine the initial flow parameters in the common carotid. It was necessary toadjust the resulting pressure curves on the common carotid to the ideal pressure range of a healthy person. A similar process was performed for the flow in the internal carotid. Then a comparison was made with the real measured flow curve. During the verification of the law of mass conservation of the flow, a 6% deviation was discovered. This discrepancy is attributed to the process of obtaining flow values from the equations assembled in Chapter 5, as well as the rounding error inherent in MATLAB itself. This breakthrough combination of science and medicine is primarily beneficial for doctors and patients who are dealing with the disease.
|
|
|
Design and construction of a hydraulically similar experimental circuit for the veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation
Janda, Cyril ; Suk, Pavel (referee) ; Jagoš, Jiří (advisor)
The main concern of this study is extracorporeal oxygenation and its usage in the context of hydraulic resistance. There are two types of extracorporeal circulatory support me- thods: ECMO(=Extracorporeal membrane oxygenation), that is used, if hearth or lungs functionality is not suicient, and CPB(=Cardiopulmonary bypass), which is used during open heart surgery. In theorethicall part of this thesis we learn about human body, tech- nology of ECMO and basic knowledge of hydrodynamics and solid mechanics. In practical part we observe the hydraulic impact of oxygenator, comparing pressure waves, their time dilatation and pressure drops, whie using lowpass filter for signal filtering.
|
|
|
Design of a peristaltic pump and its production using a 3D printer
Ballo, Igor ; Marcián, Petr (referee) ; Jagoš, Jiří (advisor)
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.
|
guest ::
