B2081 - SIMULAZIONE COMPUTAZIONALE CARDIOVASCOLARE M

Conoscenze e abilità da conseguire

: Lo studente al termine dell’insegnamento acquisirà la conoscenza e gli strumenti di base teorici e numerici per la comprensione dei fenomeni bio-fluidodinamici che avvengono sia nel sistema circolatorio (arterie, vene, cuore) sia nei principali dispositivi biomedici. Il corso permetterà allo studente di realizzare modelli mono-, bi- e tridimensionali dei componenti principali dell’apparato cardiocircolatorio.

Contenuti

FLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE

-Cos’è la CFD (Computational Fluid-Dynamics)

-Equazioni (Navier Stokes)

- Metodo Euleriano di discretizzazione del 2° ordine temporale (volume di controllo)

-Mesh per la parte fluida

INTERAZIONE FLUIDO-STRUTTURA

- Equazioni di modellazione della parte "solida" (meccanica dei solidi):

-Classica equazione ellittica (2° ordine temporale e spaziale)

-Legge di Hooke

-Modelli IPERELASTICI (Modello di Saint Venant – Kirchhoff)

-Interazione fluido-struttura:

-Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE)

-SOLUTORI MONOLITICI: accoppiamento diretto fluido-struttura (1 solo dominio computazionale)

FLUIDODINAMICA DEL SANGUE:

-Moto laminare e moto turbolento

-Viscosità (legge di Newton)

-Fluidi Newtoniani

-Fluidi Non-Newtoniani

-Sangue

-Reologia del sangue

-Il sistema cardiocircolatorio

Testi/Bibliografia

FISIOLOGIA CARDIOVASCOLARE

"Fisiologia di Berne e Levy" Bruce M. Koeppen, Bruce A. Stanton, CEA 2019

"Fisiologia cardiovascolare" P. Pagliaro, C. Penna, EdiSES università editore

"Biomechanics – Mechanical Properties of Living Tissues" Y. C. Fund, Springer editore

"Computational Modeling in Biomechanics – Section II: Cardiovascular Biomechanics", Suvranu De, Farshid Guilak, Mohammad R.K. Mofrad, Springer editore

FLUIDODINAMICA

"Computational Methods for Fluid Dynamics" Joel H. Ferziger, Milovan Peric, Robert L. Street, 4° edizione, SPRINGER editore

Metodi didattici

PIATTAFORMA ‘VIRTUALE’:

Lezioni e/o presentazioni caricate a fine lezione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Prova d'esame orale finalizzata a comprendere se lo studente abbia fatto propri gli strumenti di base teorici e numerici della modellazione dei fenomeni bio-fluidodinamici. Per la verifica delle capacità di gestione di un semplice calcolo CFD bio-fluidodinamico (in ambiente OpenFOAM), ogni studente, facente parte di un gruppo di 3 o 4 studenti, presenterà una tesina contenente i risultati di una semplice simulazione CFD 3D di una patologia cardiaca, la cui geometria ed i cui dati iniziali e le condizioni al contorno saranno forniti a lezione dalla docente. 

Il voto finale consisterà:

1. per un 60%: verifica delle capacità acquisite in termini di comprensione del problema fluidodinamico posto, generazione della mesh, setup della simulazione ed analisi critica dei risultati ottenuti;

2. per un 40%: capacità di esporre in modo chiaro le basi teoriche che sono state utilizzate nella gestione della simulazione. 

 

STUDENTI CON DSA O DISABILITA' TEMPORANEE O PERMANENTI

Si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli studenti interessati eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

 

STUDENTI LAVORATORI o ATLETI:

CONSENTITO Per ogni sessione d'esame, gli studenti che hanno acquisito lo status di studente lavoratore possono chiedere un appello alternativo, ovvero in sostituzione di uno degli appelli ordinari della sessione. Gli studenti dovranno contattare il docente almeno 14 giorni prima del primo appello previsto nella sessione, in modo da individuare una data comune tra tutte le richieste pervenute.

NON CONSENTITO Date le caratteristiche dell'esame, che richiede la preparazione di uno scritto specifico per ogni appello, gli studenti che hanno acquisito lo status di studente lavoratore non possono chiedere appelli alternativi o aggiuntivi.

CONSENTITO SOLO ORALE Per ogni sessione d'esame, gli studenti che hanno acquisito lo status di studente lavoratore possono chiedere un appello alternativo (ovvero in sostituzione di uno degli appelli ordinari della sessione) per la sola parte orale. Gli studenti dovranno contattare il docente almeno 14 giorni prima del primo appello previsto nella sessione d'esame, in modo da individuare una data comune tra tutte le richieste pervenute. Le caratteristiche dell'esame scritto non consentono invece di accordare appelli alternativi o aggiuntivi.

Strumenti a supporto della didattica

PIATTAFORMA VIRTUALE: presentazioni e lezioni caricate dalla docente

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Stefania Falfari