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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Heart chamber modeling using Navier-Stokes equations : Modelo computacional de uma câmara do coração a partir das equações de Navier-Stokes
Title Alternative: Modelo computacional de uma câmara do coração a partir das equações de Navier-Stokes
Author: Abdala, Laryssa, 1993-
Advisor: Mady, Carlos Eduardo Keutenedjian, 1984-
Abstract: Resumo: No presente estudo, é apresentado um modelo computacional bidimensional do fluxo sanguíneo em uma câmara de um coração saudável humano, com a particular descrição do ventrículo esquerdo. O domínio e a malha utilizados para a representação espacial são fixos, o sangue é considerado como sendo um fluido newtoniano incompressível e a variação do volume da câmara é simulada a partir da introdução de uma função de capacitância que é dependente do espaço e do tempo. % Apesar de ser feita a hipótese de incompressibilidade do sangue, a função de capacitância confere ao sistema uma forma diferencial que se assemelha às equações de Navier-Stokes para fluidos compressíveis. Inicialmente é descrita a resolução do Problema de Stokes incompressível a partir do emprego de um Método de Elementos Finitos Misto estável, baseado no método de Galerkin. Em seguida, o modelo numérico é evoluído para abordar o problema completo. A partir daí, são apresentadas simulações numéricas obtidas a partir de um código elaborado em Fortran 90. Os resultados indicam uma boa aderência com a literatura médica. A partir desse modelo, foi possível aplicar as Leis da Termodinâmica a partir do qual obteve-se uma eficiência de Segunda Lei equivalente a 71%, enquanto a eficiência de Primeira Lei mostra apenas o quanto da energia metabólica vira trabalho de fluxo

Abstract: In the present study, a bidimensional computational model of blood flow through a chamber of a healthy human heart, with a particular description of the left ventricle, is presented. The domain and mesh used for spatial representation are fixed, blood is considered to be an incompressible Newtonian fluid, and the chamber volume variation is simulated from the introduction of a capacitance function that is space and time-dependent. Although the hypothesis of blood incompressibility is made, the capacitance function gives the system a differential form that resembles the Navier-Stokes equations for compressible fluids. Initially, the resolution of the incompressible Stokes Problem is described using a stable Mixed Finite Element Method, based on the Galerkin method. Then, the numerical model is evolved to address the whole problem. Subsequently, numerical simulations obtained from a code elaborated in Fortran 90 are presented. The results indicate a good adherence with the medical literature. From this model, it was possible to apply the Laws of Thermodynamics, from which a Second Law efficiency equivalent to 71% was obtained, while the First Law efficiency shows only how much of the metabolic energy becomes flow work
Subject: Coração - Ventriculo esquerdo
Método dos elementos finitos
Exergia
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: ABDALA, Laryssa. Heart chamber modeling using Navier-Stokes equations: Modelo computacional de uma câmara do coração a partir das equações de Navier-Stokes. 2018. 1 recurso online (102 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica, Campinas, SP.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:IMECC - Tese e Dissertação

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