Modeling the flow of compressible media in a vessel by means of Simulin S-functions

• Autorzy: Ozana, S. , Pies, M.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie przepływu ściśliwego media w naczyniu kwionośnym za pomocą środowiska Matlab &Simulink i S-funkcji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with modeling the flow of compressible media in a vessel, while elasticity of the vessel can change. It presents mathematical model of a pipeline as system with distributed parameters, consisting of three partial differential equations and two additional equations which describes density and area as functions of pressure and temperature. The solution of the problematic is achieved by means of Matlab&Simulink environment, particularly by use of S-functions and finite difference method (FDM). The paper includes a case study when a set of pressure impulses is brought to the model of a vessel. As a result, media pressure, temperature and velocity are displayed over the time and along the pipeline.

PL

W pracy opisane jest modelowanie przepływu ściśliwego medium w naczyniu kwionośnym (żyle), gdzie elastyczność naczynia może być zmienna. Przedstawiono model matematyczny rurociągu z rozłożonymi parametrami, który składa się z trzech równań różniczkowo cząstkowych i dwa dodatkowe równania, które opisują gęstości i powierzchnię w funkcji ciśnienia I temperatury. Problem jest rozwiązywany za pomocą środowiska Matlab & Simulink, w szczególności poprzez wykorzystanie S-funkcji i metody różnic skończonych (finite difference method - FDM). Artykuł zawiera analizę przypadku, gdy zestaw impulsów ciśnienia doprowadza się do modelu naczynia. Wynikiem analizy są przebiegi czasowe ciśnienia, temperatury i prędkości wzdłuż naczynia krwionośnego.

Słowa kluczowe

PL

Simulink; S-funkcja; równanie różniczkowe cząstkowe

EN

Simulink; S-function; partial differential equations

• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 88, nr 5b
• Strony: 183-186
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., schem.

Twórcy

autor

Ozana, S.

autor

Pies, M.

• VSB – Technical University of Ostrava

Bibliografia

• [1] TORTORA,G.J., GRABOWSKI, S.R. Principles of Anatomy and Physiology, 9th Edition. ISBN 978-0471374688
• [2] HONZÍKOVÁ, N., HONZÍK, P. Biologie člověka. FEKT VU Brno, učební texty. Brno 2003.
• [3] http://www.esat.kuleuven.be/psi/spraak/courses/esatexpress/download/sfunctions.pdf
• [4] OŽANA, Štěpán, OUJEZDSKÝ, Aleš. Spread of the Hydraulic Impact in Elastic Pipeline. In The Third International Workshop Control&Information Technology IWCIT Gliwice (Poland): Silesian University of Technology, Institute of Electronics, 2003. Section 3 - Control Systems. s. 183-188. 1x CD-ROM. September 22-23, Gliwice. ISBN 83908409-7-9.
• [5] FILIPOVÁ, Blanka, NEVŘIVA, Pavel, OŽANA, Štěpán. Propagation of the hydraulic head in an Elastic Pipeline. In SLOOT, Peter M.A., et al. Computational Science - ICCS 2003. Int. Conf. Melbourne, Australia and St. Petersburg, Russia June 2003, Proc., Part II: LNCS 2658. Berlin: Springer- Verlag, 2003. Poster papers. s. 585-592. June 2-4, St. Petersburg. ISBN 3-540-40195-4. ISSN 0302-9743.
• [6] FILIPOVÁ, Blanka, NEVŘIVA, Pavel, OŽANA, Štěpán, SOUŠKOVÁ, Hana. Hydraulic Heads and Transients in Systems. In SCCE: Proc. of the 1st Int. Conf.: From Scientific Computing to Computational Engineering. Glyfada (Greece): Nakladatelství, 2004. 1xCD-ROM. September 8-10, Glyfada.
• [7] MORAVEC, Petr. Modelování průtoku stlačitelného média v cévě, jejíž pružnost se mění v závislosti na délce cévy a času. 2002. Diplomová práce. VŠB-Technická univerzita Ostrava.
• [8] OŽANA, Štěpán, OUJEZDSKÝ, Aleš. Měření a modelování dynamických jevů na soustavách tvořených pružnými potrubími. In SNÁŠEL, Václav. WOFEX 2003: Sborník příspěvků prvního ročníku Ph.D. workshopu Fakulty elektrotechniky a informatiky. 1. vyd. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2003. Obor Technická Kybernetika (2612V045). s. 188-193. Září 2003, Ostrava. ISBN 80-248-0106-x.
• [9] Xiong, G., Figueroa, C.A., Xiao, N. & Taylor, C.A. 2011, "Simulation of blood flow in deformable vessels using subjectspecific geometry and spatially varying wall properties", International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering, vol. 27, no. 7, pp. 1000-1016.
• [10] Gu, K.-., Gao, B., Chang, Y. & Liu, Y.-. 2011, "Research on lumped parameter model based on intra-aorta pump", Yiyong Shengwu Lixue/Journal of Medical Biomechanics, vol. 26, no. 4, pp. 367-372.
• [11] Mohammadi, H. & Mequanint, K. 2011, "Prosthetic aortic heart valves: Modeling and design", Medical Engineering and Physics, vol. 33, no. 2, pp. 131-147.