Μονοδιάστατο Υπολογιστικό Μοντέλο Ροής Αίματος ενός Πλήρους Καρδιαγγειακού Συστήματος - Ρόβας, Γεώργιος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Βιορευστομηχανικής και Βιοϊατρικής Τεχνολογίας, 2017)
Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας ήταν η κατασκευή ενός μονοδιάστατου, υπολογιστικού μοντέλου της ροής του αίματος σε ένα πλήρες καρδιαγγειακό σύστημα. Αναπτύχθηκε ένα μοντέλο κατανεμημένων παραμέτρων του ανθρώπινου αρτηριακού δέντρου που περιλαμβάνει όλες τις κύριες αρτηρίες της συστηματικής κυκλοφορίας, συνδεδεμένο με ένα καρδιακό μοντέλο. Οι μονοδιάστατες εξισώσεις ορμής και συνέχειας καθώς και η εξίσωση του ιξωδοελαστικού αρτηριακού τοιχώματος επιλύονται αριθμητικά προς την εύρεση της πίεσης και της ταχύτητας του αίματος και της διατομής του αγγείου, σε κάθε θέση του αρτηριακού δέντρου. Η διατμητική τάση μοντελοποιείται με χρήση της θεωρίας των Witzig-Womersley και τα άπω αγγεία τερματίζονται με μοντέλα Windkessel τριών στοιχείων. Για την καρδία χρησιμοποιείται το μοντέλο μεταβαλλόμενης ελαστότητας της αριστερής κοιλίας, το οποίο επηρεάζει αναλογικά και τις ιδιότητες των στεφανιαίων αρτηριών. Στο μοντέλο προστέθηκε, στη συνέχεια, μία λεπτομερής περιγραφή των εγκεφαλικών αρτηριών. Η γεωμετρία και οι ιδιότητες των αγγείων λήφθηκαν από τη βιβλιογραφία. Τα αποτελέσματα του αρτηριακού μοντέλου επαληθεύθηκαν με αντίστοιχα πειραματικά και υπολογιστικά. Το μοντέλο επεκτάθηκε περαιτέρω, συνδεόμενο με ένα μηδενικής διάστασης μοντέλο του εγκεφαλικού φλεβικού συστήματος. Εξετάσθηκε η φυσιολογική και η παθολογική κατάσταση, με ύπαρξη αρτηριοφλεβικής αναστόμωσης στην εγκεφαλική κυκλοφορία. Τα αποτελέσματα και των δύο καταστάσεων επαληθεύθηκαν με πειραματικά από τη βιβλιογραφία. Οι προβλέψεις του πλήρους μοντέλου παρουσίασαν καλή σύγκλιση με τις πειραματικές τιμές σε όλα τα στάδια, καθιστώντας το μοντέλο κατάλληλο για την εκτίμηση μεγεθών του ανθρώπινου καρδιαγγειακού συστήματος σε φυσιολογικές ή παθολογικές καταστάσεις.