Geschwindigkeits- und Wandschubspannungsmessungen in elastischen Gefäßen bei pulsatiler Strömung blutanaloger Fluide

• Antragsteller: Dr.-Ing. Michael Klaas
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449867589

Das Verständnis krankhafter Veränderungen der Blutgefäße zählt zu den größten Herausforderungen des modernen Gesundheitssystems. Hierbei besitzt die pulsierende Blutströmung über die Verteilung der Wandschubspannung in den elastischen Gefäßen einen erheblichen Einfluss auf die Mechanismen der Arteriosklerose und somit die Bildung von Stenosen. Genaue Vorhersagen des Strömungsfeldes und der zeitabhängigen Wandschubspannung in Blutgefäßen sind daher von höchster Bedeutung, um aus medizinischer Sicht die Indikation zu einer Operation besser beurteilen zu können oder erfolgversprechende Operationsmethoden wählen zu können. Dazu ist es essentiell, das zugrundeliegende Problem der Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) zwischen einer instationären Strömung und einem elastischen Gefäß detailliert zu analysieren. Diese strömungsmechanische Problemstellung ist im Wesentlichen durch eine periodische Grundströmung, die komplexe Geometrie der Gefäße und die Interaktion des nicht-Newtonschen Fluids mit den elastischen Wänden über die Wandschubspannungsverteilung charakterisiert. Die Hypothese, dass das nicht-Newtonsche rheologische Verhalten des Bluts über diese Wandschubspannung und den Scherratenverlauf entscheidend diese FSI beeinflusst, wurde jedoch bisher nicht überprüft. Daher soll in diesem Projekt die Fluid-Struktur-Interaktion zwischen einer pulsatilen Strömung eines nicht-Newtonschen, blutanalogen Fluids und einem elastischen Gefäß zeitlich und räumlich hoch aufgelöst experimentell analysiert werden. Die Gefäßdehnung und das Strömungsfeld sollen in geraden und gekrümmten Gefäßen sowie in symmetrischen Bifurkationen und unter physiologischen Strömungsbedingungen zeitaufgelöst und volumetrisch erfasst werden und die Auswirkungen der FSI auf das Geschwindigkeitsfeld, die Gefäßdilatation und die Wandschubspannungsverteilung quantifiziert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Schröder