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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
BIOINGEGNERIA
Insegnamento
BIOENGINEERING FLUID DYNAMICS - FLUIDODINAMICA PER LA BIOINGEGNERIA
INP4063068, A.A. 2017/18

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2016/17

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
BIOINGEGNERIA
IN0532, ordinamento 2011/12, A.A. 2017/18
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Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese BIOENGINEERING FLUID DYNAMICS
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA

Docenti
Responsabile FRANCESCA MARIA SUSIN ICAR/01

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative ICAR/01 9.0

Modalità di erogazione
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Organizzazione della didattica
Tipo ore Crediti Ore di
Corso
Ore Studio
Individuale
Turni
LEZIONE 9.0 72 153.0 Nessun turno

Calendario
Inizio attività didattiche 26/02/2018
Fine attività didattiche 01/06/2018

Syllabus
Prerequisiti: Fondamenti di fisica; fondamenti di calcolo differenziale; elementi di fisiologia e anatomia dell'apparato cardivascolare.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso si propone di fornire i principi di base della dinamica dei fluidi monodimensionale e di indirizzare gli studenti all'acquisizione delle abilità necessarie per lo sviluppo di modelli biomeccanici che applicano detti principi a condizioni fisiopatologiche dell'apparato cardiovascolare e/o all'esame di dispositivi biomedicali.
Modalita' di esame: Prova scritta. Test a risposta multipla (anche con lo svolgimento di semplici esercizi) e domande a risposta aperta.
Criteri di valutazione:
Contenuti: Introduzione al Corso. Sistemi e unità di misura. Definizione di fluido e principali grandezze fisiche caratterizzanti. Pressione assoluta e ralativa. Legami costitutivi: fluidi newtoniani e non newtoniani. Accenni alla reologia del sangue. Fluido pesante in quiete. Spinte su superfici piane e su superfici curve con esempi applicativi alle protesi valvolari cardiache. Fondamenti di cinematica. Velocità e accelerazione. Definizioni di moto vario, permanente, uniforme. Definizione di portata, equazione di continuità, velocità media. I numeri di Reynolds e di Womersley. Moto laminare e moto turbolento. Moto di Poiseuille. Resistenza in un condotto in moto laminare. Resistenza nei vasi in serie e in parallelo. Applicazione alla circolazione sistemica umana. Moto di Womersley: soluzione, analisi degli effetti della pulsatilità, applicazione alla circolazione arteriosa umana. Definizione di corrente monodimensionale e di energia specifica. Equazione di bilancio di energia; dissipazioni energetiche: localizzate e continue. Equazione di conservazione della quantità di moto. Definizione di prevalenza, potenza utile, potenza assorbita e rendimento di una pompa. Equazione di bilancio di energia in presenza di una pompa. Stenosi valvolare: definizione e eziologia. Caratteristiche del moto attraverso un restringimento in un condotto. Vena contratta e coefficiente di contrazione. Applicazione del principio di conservazione dell’energia per la valutazione del salto di pressione attraverso una stenosi valvolare. Salto di pressione massimo e ‘recovery effect’. Salto di pressione netto: modello quasi stazionario. Effetti della non stazionarietà del flusso: modello non stazionario parziale. Effetti della non stazionarietà della dinamica dei lembi valvolari: modello non stazionario completo. Limiti di applicabilità al caso di protesi valvolari cardiache. Emodinamica attraverso una protesi valvolare cardiaca: caratteristiche generali ed esame della performance attraverso dispositivi di laboratorio: prestazioni in fase sistolica e in fase diastolica. Cenni alle caratteristiche del moto locale a valle di una protesi valvolare. Insufficienza valvolare: defizinizione ed eziologia. Legge di Laplace. Giustificazione idraulica dell’impatto patologico dell’insufficienza valvolare. Indici fluidodinamici di gradazione della severità dell’insufficienza. Cenni sui moti a potenziale, moto di punto assorbente. Metodo PISA per la valutazione dell’area dell’orifizio residuo e del volume di rigurgito. Stenosi vascolari: definizione, schema fluidodinamico di riferimento, valutazione del salto di pressione. Il Pulse Duplicator in uso presso il Laboratorio HER: descrizione delle componenti fondamentali e sessioni di lavoro in laboratorio.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Oltre alle lezioni in aula sono previste sessioni di laboratorio presso il Laboratorio di Fluidodinamica Cardiovascolare HER (Dipartimento ICEA) e, se possibile, una visita tecnico-didattica ad azienda del settore biomedico-cardiovascolare.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Dispense fornite dalla docente in rete.
Altri riferimenti bibliografici sono indicati nel corso delle lezioni.
Testi di riferimento: