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| Aerodynamisches Institut |
Lehrstuhl für Strömungslehre und Aerodynamisches Institut |
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Home
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Forschung
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Bio-Fluid Mechanik
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Die Forschung im Labor für Bio-Fluid Mechanik konzentriert sich auf die Untersuchung von
Strömungen in künstlichen Organen und Implantaten wie künstliche Herzklappenprothesen,
Blutpumpen, Mikrofluid-Filtersystemen etc. und Strömungen in Humansystemen
wie dem Kreislauf und in den Atemwegen, z.B. Nase oder Lunge. Es werden experimentelle
Methoden wie Particle-Image Velocimetry (PIV, Scanning-PIV) und numerische
Verfahren verwendet, um die Strömungsfelder solcher Konfigurationen zu analysieren und
zu optimieren.
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Mittels CFD ermittelte Stromlinien durch ein Modell
der menschlichen Nase während der Inhalation.
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Mittels PIV gemessenes Geschwindigkeitsfeld durch
eine Aorta-Herzklappen-Prothese in pulsierender Strömung.
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Alle Forschungsaktivitäten werden in enger Zusammenarbeit mit industriellen und klinischen
Partnern durchgeführt. Studien werden durch die Industrie, die Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG),
die Europäische Union und andere öffentliche Institutionen gefördert.
Die Untersuchung künstlicher Herzklappen zur Zertifizierung (ISO, CFN, FDA)
beinhaltet unter anderem Standardtests zur Analyse von Leckageströmungen, Kavitation und der
Klappenkinematik in pulsierenden Strömungen. Das Messequipment beinhaltet moderne digitale
Hochgeschwindigkeitskameras, Puls- und Dauerstrichlaser und hochauflösende CCD Kameras,
um hochwertige Daten für die verschiedenen komplexen Strömungen zu erfassen.
Zum Beispiel werden PIV Messungen für Drei-Klappenprothesen in pulsierenden Strömungen
verwendet, um die Strömungsphysik qualitativ und quantitativ zu verstehen. Die Resultate, die die
Wirbeldynamik, die Totwassergebiete, die Scherschichten etc. verdeutlichen, dienen als
Datenbasis zur Verbesserung des Klappendesigns.
Hochgeschwindigkeitsaufnahmen der Klappenkinematik
liefern zusätzliche Informationen über die Klappenbewegung und die Schließgeschwindigkeit,
die zur Beurteilung möglicher Kavitation beim Klappenschluss und für die Lebensdauer der
Klappen von Bedeutung sind.
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Optischer Versuchsaufbau, um PIV Messungen an einer
Mikro-Axialblutpumpe, die mit 33000 U/min rotiert, durchzuführen.
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Mittels PIV gemessenes Geschwindigkeitsfeld in
einer Mikro-Axialblutpumpe bei 33000 U/min.
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Die Strömung in einer Mikro-Axialblutpumpe wird mit Hilfe einer phasenangepassten
Particle-Image Velocimetry bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 33000 U/min gemessen.
Die Geschwindigkeitsverteilungen liefern Informationen
zur Entstehung von Strömungsablösung bei kritischen Druckgradienten
zur Optimierung der Pumpengeometrie im Hinblick auf Minimierung der Blutschädigung.
In einem klinischen Projekt wurde am Aerodynamischen Institut ein Untersuchungssystem entwickelt,
um die Oberflächenkoordinaten der Bauchdecke des menschlichen Körpers zu bestimmen.
Das System basiert auf der Technik der Topometrie. Die Form und die Flexibilität der
Bauchdecke wird mit Hilfe von Parametern, die anhand der
Oberflächendarstellung berechnet werden, bestimmt.
Oberflächenrekonstruktion einer Bauchdecke eines
liegenden Patienten bei maximaler Ausdehnung und nach starker Inhalation.
Das System ermöglicht die Analyse unterschiedlicher Materialien
synthetischer Netze nach der Implantation unter der Bauchdecke. Des Weiteren kann das System
zur Diagnose von Problemen, die mit der Krümmung des Rückgrats in Verbindung stehen,
verwendet werden.
Letztes Update: 16:59:20 - 12.06.2009
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