شبیه سازی حرکت سیال در مغزه متخلخل متحرک با کامسول

شبیه سازی حرکت سیال در مغزه متخلخل متحرک با کامسول

محاسبه جریان سیال در مغزه متخلخل متحرک با کامسول

محاسبه فشار سیال در مغزه متخلخل متحرک با کامسول

محیط متخلخل به یک محیط جامد دارای تخلخل گفته می‌شود. بسته به اینکه محیط متخلخل تحت اثر نیروی‌های بیرونی بتواند شارهها را از خود عبور دهد یا نه، به آن محیط متخلخل تراوا یا محیط متخلخل ناتراوا می‌گویند. محیط‌های متخلخل ممکن است ناپراکنده یا بس‌پراکنده، همگن یا ناهمگن، چندسازه یا حاصل ترکیب ساختارهای متفاوت باشند.

بسیاری از محیط‌های متخلخلی که در زیست‌فناوری استفاده می‌شوند شکل‌پذیر و تراکم‌پذیر هستند. بیشتر محیط‌های متخلخل زیستی، در شرایط ملایم کشسان هستند. اگر محیط متخلخل کشسان و تراکم‌پذیر باشد، پس از تراکم به شکل و حالت اولیهٔ خود بازمی‌گردد. تفاوت اصلی محیط‌های متخلخلی که از اجزا و بافت زنده تشکل شده‌اند نسبت به محیط متخلخل دیگر این است که علاوه بر واکنش مکانیکی به فشار (که ابر اثر ذات متخلخل محیط پدید می‌آید) واکنش‌های فیزیولوژیک نیز نشان می‌دهند.

مکانیک محیط‌های متخلخل شاخه‌ای از فیزیک است که به رفتار مواد متخلخل را که با یک سیال مثل آب اشباع شده‌اند را بررسی می‌کند. ماده متخلخل به ماده‌ای گفته می‌شود که شامل یک شبکه بهم پیوسته از خلل و فرج باشد که توسط آب یا سیال دیگر پر شده باشد. بسیاری از مواد طبیعی مثل خاک یا بافت‌های بدن مثل غضروف، استخوان، ماهیچه مثال‌هایی از مواد متخلخل می‌باشند.

مکانیک محیط‌های متخلخل از مکانیک خاک نشات می‌گیرد که بطور خاص با تحقیقات کارل فون ترزاقی (به انگلیسی: Terzaghi)، دانشمند اتریشی و پدر مکانیک خاک، پایه ریزی شده است. تئوری کامل تری از مکانیک محیط‌های متخلخل به موریس انتونی بیو، دانشمند بلژیکی-آمریکایی، نسبت داده می‌شود که در زمانی که در شرکت نفتی شل مشغول به کار بود چاپ شده است. معادلات بیو در سال ۱۹۸۰ برای بررسی رفتار مکانیکی غضروف توسط وان ماو (به انگلیسی: Van Mow) استفاده شد.

معادلات مکانیک محیط‌های متخلخل طبق معادلات بیو از معادلات زیر بدست آورده می‌شوند:

    معادله خطی الاستیسیته

    معادله معادلات ناویه-استوکس برای سیال لزج

    قانون دارسی برای عبور سیال از خلل و فرج

درشکل زیر نتایج شبیه سازی حرکت سیال در مغزه متخلخل متحرک با نرم افزار کامسول را نشان مي دهد. هندسه مساله دو بعدی 2D است. یک محیط متخلخل از یک حفره مخروطی با سرعت ثابت Vp بطور پیوسته و مداوم عبور می کند. ضریب تخلخل در راستای x برابر با kx و در راستای r برابر با kr است. نفوذ سیال در محیط متخلخل با رابطه دارسی توصیف می شود. درون حفره مخروطی(زرد رنگ)، سیال غیر نیوتنی که با laminar flow توصیف می شود حضور دارد. ویسکوزیته µ است.  سرعت سیال در دیواره محیط متخلخل برابر با Vp است. جرمی که درون محیط متخلخل نفوذ می کند هم سرعت با Vp حرکت می کند.

 

 

شبیه سازی حرکت سیال در مغزه متخلخل متحرک با کامسول، شبیه سازی حرکت سیال در مغزه متخلخل متحرک با کامسول، محاسبه جریان سیال در مغزه متخلخل متحرک با کامسول، محاسبه فشار سیال در مغزه متخلخل متحرک با کامسول

(برای دریافت فایل کامسول شبیه سازی فوق  و یا اجرای شبیه سازی های مشابه با کامسول به آدرس [e-mail]ایمیل فرمایید)

 

 گروه مهندسی مشاور HKH مفتخر است خدمات خود در زمینه آموزش، همکاری، طراحی، مشاوره تخصصی و انجام پروژه های مختلف را با استفاده از نرم افزار کامسول به افراد، شرکتها و موسسه های تحقیقاتی ارائه نماید. جهت مدلسازی کامسول افراد و شرکت های علاقه مند می توانند جزئیات پروژه کامسول را جهت انجام شبیه سازی کامسول به آدرس ذیل ایمیل نمایند.

 گروه مهندسی مشاور HKH

 ایمیل: [e-mail]

 تلفن: [phone]

http://comsolsimulation.ir/

http://comsolsimulation.blogfa.com

 

 

 

A porous medium or a porous material is a material containing pores (voids). The skeletal portion of the material is often called the "matrix" or "frame". The pores are typically filled with a fluid (liquid or gas). The skeletal material is usually a solid, but structures like foams are often also usefully analyzed using concept of porous media.

 A porous medium is most often characterised by its porosity. Other properties of the medium (e.g. permeability, tensile strength, electrical conductivity, tortuosity) can sometimes be derived from the respective properties of its constituents (solid matrix and fluid) and the media porosity and pores structure, but such a derivation is usually complex. Even the concept of porosity is only straightforward for a poroelastic medium.

Often both the solid matrix and the pore network (also known as the pore space) are continuous, so as to form two interpenetrating continua such as in a sponge. However, there is also a concept of closed porosity and effective porosity, i.e. the pore space accessible to flow.

Many natural substances such as rocks and soil (e.g. aquifers, petroleum reservoirs), zeolites, biological tissues (e.g. bones, wood, cork), and man made materials such as cements and ceramics can be considered as porous media. Many of their important properties can only be rationalized by considering them to be porous media.

The concept of porous media is used in many areas of applied science and engineering: filtration, mechanics (acoustics, geomechanics, soil mechanics, rock mechanics), engineering (petroleum engineering, bioremediation, construction engineering), geosciences (hydrogeology, petroleum geology, geophysics), biology and biophysics, material science.

Fluid flow through porous media is a subject of common interest and has emerged a separate field of study. The study of more general behaviour of porous media involving deformation of the solid frame is called poromechanics. The theory of porous flows has applications in inkjet printing and nuclear waste disposal technologies, among others.

There are many idealized models of pore structures. They can be broadly divided into three categories:

     networks of capillaries

    arrays of solid particles (e.g., random close pack of spheres)

    trimodal

 Porous materials often have a fractal-like structure, having a pore surface area that seems to grow indefinitely when viewed with progressively increasing resolution. Mathematically, this is described by assigning the pore surface a Hausdorff dimension greater than 2. Experimental methods for the investigation of pore structures include confocal microscopy and x-ray tomography.