Kılcal damarda kan akışının incelenmesi ve nümerik modelin uygulaması

Abstract

ÖZET KILCAL DAMARLARDA KAN AKIŞININ İNCELENMESİ VE BİR NÜMERİK MODELİN UYGULAMASI Bülent TUNCAY Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi/Tez Danışmanı : Yrd.Doc.Dr. Gülsen YAMAN Balıkesir 2003 Vücudu oluşturan dokuların ve hücrelerin ihtiyaçları kılcal damarlarda kan ile madde alış verişleri sayesinde temin edilir, dolayısıyla kan dolaşımının en önemli olduğu bölgelerden bir tanesi de kılcal damarlardır. Kılcal damarlarda kan akışının incelenmesi 19. Yüzyıldan günümüze kadar devam etmektedir. Bugüne kadar kılcal damarlardaki kan akışım incelemek için birçok yöntem denenmiş fakat hepsinin sınırları ve kısıtlamaları olduğu için tam doğru netice elde etmek mümkün olamamıştır. Henüz insan vücudunun tamamı ve özellikle mikrodolaşun incelemelerini kesin ve doğru sonuçlarla gerçekleştirecek hassasiyeti yüksek cihazlar yeterli olmadığından laboratuvar çalışmaları ve nümerik modeller hala teşhis ve tedavide büyük rol oynamaktadır. Alanda yapılan çalışmalardan canlüardaki kan dolaşım sisteminin ve kan akışının akışkanlar mekaniğinde kullanılan çözüm yaklaşımlarıyla incelenebileceği sonucu çıkarılarak nümerik bir model üzerinde çalışılmıştır. Uygulama yapılan modelde kılcal damardaki kan ile doku veya hücreler arasında madde alış verişinin akışa etkisinin yok denecek kadar az olduğu kabul edilmiştir. Akış esnasında kırmızı kan hücrelerinin eksenel tren modeliyle hareket ettikleri varsayılmış ve akıştan kaynaklanan büzülmeleri hesaba katılarak kılcal damar içinde laminar akışa yönelik denklemler oluşturulmuştur. Kılcal damarın eşit uzunluklarda kesitlere ayrılmasını temel alan nümerik bir modelde uygulama yapılmıştır. Oluşturulan denklemlerden sonuçlara ulaşmak için bir Fortran kodu yazılmıştır. Kılcal damarın her kesiti ayrı ayrı incelenerek basınç, yarıçap, hız ve debi değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen değerler ile çeşitli kaynaklardan alman değerler karşılaşünlmıştır. Karşılaştırma sonuçlarına göre nümerik modelden elde edilen değerlerin literatürdeki değerlerle yakınlık gösterdiği görülmektedir. ANAHTAR SÖZCÜKLER : Meat-damar / mikrodolaşun / küatfuk / kan / kan akışı / -damar / dolaşım-sistemi / nümerik model uygulaması jfcf-2-* «Lobt<y&

ABSTRACT AN INVESTIGATION OF BLOOD FLOW IN CAPILLARIES AND IMPLEMENTATION OF A NUMERICAL MODEL Bülent TUNCAY Balıkesir University, Institute of Science Department of Mechanical Engineering Master of Thesis / Supervisor : Assist Prof. Dr. Gfilşen YAMAN Baukesir-Turkey 2003 The necessities of tissues and cells ate provided by the matter exchange with blood in capillaries so one of the most important region of Wood circulation is the capillary region. Investigations of blood flow on capillaries have been done since the 19* century to our time. Till now, mere had been many methods implemented, however since all involved methods have some borders and limitations, no accurate results have been obtained Yet high technologic instruments can not provide high accuracy on results from human body and even from microcirculation investigations, laboratory works and numerical models still play an important role on diognasis and threatments. Investigations show that fluid mechanics approaches can examine the blood circulation and blood flow on living organisms. On the base of this remark, a numerical model is taken into consideration. The influence of exchange between blood and tissues or cells were considered to have a small affect on the flow and therefore ignored. Red blood cells were assumed to behave as in axial train model and laminar flow equations were derived considering the contraction of red blood cells due to the flow in capillaries. A numerical model which depends mainly on the idea of separating a capillary into equal segments in length was implemented. To conclude the implementation, a FORTRAN code was used. By examining all the segments seperately, pressure, speed, radius and flow rate values were calculated Results were compared between the values on references. As a result, implementation of numeric model on references had consistent values within themselves. KEY WORDS : capillary / microcirculation / capillarity / blood / blood flow / vein / circulation system / numerical model implementation in