کاربردهای CFD در مهندسی پزشکی، الکترونیک و کامپیوتر

CFD Applications in Biomedical, Electronic and Computer Engineering

کاربرد‌های CFD در پزشکی و مهندسی پزشکی

مسائل سیالاتی مرتبط با پزشکی و مهندسی پزشکی را می‌توان از پیچیده‌ترین مسائل سیالاتی برشمرد.جریان‌های ناپایا، آرام، آشفته، تراکم پذیر و تراکم ناپذیر، چند فازی، همراه با واکنش‌های شیمیایی و سیالات غیر نیوتنی مهمترین رژیم‌های جریان حاکم بر مسائل پزشکی و تجهیزات پزشکی و دندانپزشکی هستند.در کار این مسائل، اندرکنش سازه و سیال در مواردی همچون جریان خون در رگ‌های نیمه گرفته و یا تورم کلیه و مجاری ادرار ناشی از حرکت و گرفتگی سنگ‌های کلیه و حالب نیز همواره مورد دنیای پزشکی می‌باشد. بطور خلاصه مهمترین کاربردهای CFD به عنوان ابزارهای حل میدان‌های جریان در داخل بدن و تجهیزات پزشکی عبارتند از:  

  • شبیه سازی پمپاژ خون در قلب همراه با تغییر اندازه قلب با حل اندرکنش سازه و سیال
  • کمک به بهبود طراحی اعضای مصنوعی از جمله قلب مصنوعی
  • استفاده در بهینه سازی طراحی دریچه قلب (Cardiac Valve)
  • شبیه‌ سازی جریان خون در انواع سرخ رگ‌ها (Arteries) و سیاه رگ‌ها (Veins) همراه با تغییر شکل  با حل اندرکنش سازه و سیال
  • شبیه سازی جریان خون در انواع رگ‌های نیمه گرفته (Blood Clot) همراه با تغییر شکل و تورم رگ‌ها با حل اندرکنش سازه و سیال
  • شبیه سازی جریان خون و بررسی عملکرد رگ‌های پیوندی (Vessels Grafting)
  • شبیه سازی جریان ادرار در کلیه‌ها و مجاری ادرار همراه با تغییر شکل و تورم مجاری و کلیه ها با حل اندرکنش سازه و سیال
  • شبیه سازی حرکت مایع سینوویال (Synovial) بین مفاصل
  • شبیه سازی انتقال مواد بین خون و سلول‌ها از غشای سلول‌ها
  • حل میدان جریان در ناحیه صوتی شامل بینی و لوله‌ای که به گلو وصل می‌شود.
  • شبیه سازی حرکت میکروب‌ها در بدن
  • شبیه سازی جریان در فرآیند پرفیوژن (Perfusion)
  • استفاده در بهینه طراحی سیستم‌های پشتیبانی حیات نظیر انواع ماسک‌ها و از جله ماسک اکسیژن
  • شبیه سازی جریان سیال در بینی و سینوس‌ها
  • شبیه سازی جریان مایع نخاعی
شبیه سازی جریان خون در یک رگ نیمه گرفته همراه با تغییر شکل رگ با حل مسئله اندرکنش سازه و سیال (Fluid Solid Interaction: FSI)
شبیه سازی حرکت حباب هوا در داخل جریان خون عبوری از یک رگ نیمه گرفته.
شبیه سازی پدیده سونولومینسز (sonoluminescence) یک میکرو حباب کنار گرفتگی رگ.

کاربردهای CFD در طراحی و ساخت تجهیزات دندانپزشکی

  • شبیه سازی، بررسی عملکرد و بهینه سازی تجهیزات پزشکی ساکشن و بزاق کش
  • شبیه سازی، بررسی عملکرد و بهینه سازی طراحی انواع کپرسورهای روغنی و بدون روغن (Oil Free) مورد استفاده در دندانپزکش
  • شبیه سازی، بررسی عملکرد و بهینه سازی طراحی آمالگاماتور
  • شبیه سازی، بررسی عملکرد و بهینه سازی طراحی ایرفلو (AirFlow)
  • شبیه سازی جریان سیال در پیزون مستر (Piezon Master) و مینی پیزون (MiniPiezon) به منظور بررسی عملکرد آن‌ها

 

کاربردهی CFD در صنایع الکترونیک و کامپیوتر

استفاده از CFD در صنایع الکترونیک و کامپیوتر عمدتا به مباحث خنک کاری داخلی و خارجی مربوط می‌شود و البته در طراحی و ساخت تجهیزات الکترونیکی و کامپیوتری نیز بکار گرفته می‌شود. عمده‌ترین کاربردهای CFD در این حوزه عبارتند از:

  • شبیه سازی و ارزیابی عملکرد فرآیندهای شستشو و پوشش دهی تجهیزات مختلف الکترونیکی نظیر CDها و بوردها
  • شبیه سازی، بررسی عمکرد و بهینه سازی تجهیزات خنک کاری انواع پردازشگرها نظیر CPUها و کارت‌های گرافیکی
  • شبیه سازی خنک کاری در انواع دستگاه‌های کامپیوتر نظیر انواع لپناپ‌ها و کامپیوترهای شخصی و صنعتی
  • شبیه سازی و تهویه مطبوع اتاق‌های سرور و مراکز محاسبات سریع (High Performance Computing: HPC)
  • شبیه سازی و بررسی عملکرد خنک کاری تجهیزات استخراج رمز ارزها و همچنین فضای کاری آن‌ها
حل میدان جریان همراه با انتقال حرارت به منظور شبیه سازی خنککاری در یک کیس کامپیوتری.

 

 

بازگشت

برای کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید

محمدرضا کلیچ