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Orientador: Eugenio Spano Rosa

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica

Resumo: Mecanismos pulso duplicadores são importantes em aplicações biomédicas. Podemos utiliza-los no estudo in vitro do escoamento hemodinâmicoe suas possíveis perturbações, tais como estenoses, aneurismas, bifurcações, vaso elasticidade entre outras. A proposta deste trabalho é desenvolver um ferramental matemáticas para modelar e analisar mecanismos pulso duplicadores e propor um novo mecanismo pulso duplicador. O modelo matemático unidimensional é fundamentado nas equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia. Uma analise de escala do sistema é feita, tomando a equação adimensional e formando os grupos adimensionais, representando parâmetros do escoamento, geométricos e dinâmicos. A solução é obtida por meio de dois métodos: um analítico, utilizando a teoria das perturbações e um numérico, desenvolvido no software Mathematica ¿MARCA REGISTRADA¿. As ferramentas matemáticas são aplicadas para analisar o comportamento dinâmico do novo mecanismo pulso duplicador, sem válvulas. O princípio de funcionamento, baseia-se no fato de podermos decompor uma onda em duas componentes, uma constante, representando a média temporal e uma de flutuação, representando os níveis de oscilação. O responsável pela componente constante é um tanque de nível constante e pela componente de flutuação é o deslocamento oscilatório de um pistão, que é controlado por microcomputador

Abstract: Pulse duplicators simulators are useful devices in biomedical applications. They can simulate in vitro flow phenomena related to arterial blood flow such as: stenosis, aneurysms, bifurcations, vessel elasticity among others. The purpose of this work is two-fold: develop mathematicaltools to model and analyze pulse duplicators simulators and the propose a new conceptual design of pulse duplicator. The one-dimensional mathematical model is founded on the conservations equations of mass, momentum and energy. A scale analysisis performed on the system rendering the equations in dimensionless form plus dimensional groups representing geometric and dynamic flow parameters. The solution is obtained by means of two methods: one analytical approximated method with the use of perturbation theory and the other a numericalmethod developed in the Mathematicaâ. The mathematicaltools were applied to analyzethe dynamicbehavior of a new valveless pulse duplicator designoThe pulse duplicator concept relies on the decomposition of a given waveform in twO components: DC and AC levels which represent, respectively, the waveform time average and fluctuatingcomponents. The waveformDC component is supplied by a constant head tank while the AC component is given by a reciprocating piston pump controlled by a computer

Mestrado

Térmica e Fluídos

Mestre em Engenharia Mecânica