Vliv vývoje plic u novorozenců a dětí na charakteristiky proudění a depozici aerosolů – výpočtové modelování a experimentální validace
Cíle projektu
Projekt je zaměřen na objasnění mechanismu průniku aerosolů (environmentálních a farmaceutických) do dýchacího systému novorozenců a dětí ve věku týdnů, měsíců a let až do věku 5 let. Budou uvažovány tvary horních a dolních dýchacích cest (ústa, nos, trachea, tracheobronchiální strom), které se s věkem výrazně mění a ovlivňují transport, průnik a celkovou a regionální depozici aerosolů. Budou vyvinuty metody na zpracování obrazů (transformace CT skenů do digitálních a fyzických modelů). Bude vyvíjena metoda lattice Boltzmann (LB) s LES WALE a DNS přístupem pro ustálenou inhalaci a metoda RANS pro neustálené turbulentní proudění s korekcí na anizotropii. Pro transport a depozici částic bude vyvíjena metoda Euler-Euler a porovnána s přístupem Euler-Lagrange. LB bude porovnán s CFD přístupem a zhodnocena efektivita LB přístupu. Počítačové modely budou validovány na 3D vytištěných modelech experimenty na unikátním simulátoru dýchání laserovými systémy PDA/LDV. Depozice bude validována pomocí fluorescence pro ustálenou i neustálenou inhalaci a pomocí PET pro ustálenou inhalaci.
Klíčová slova
infants and children lungsflow fieldaerosoldepositioncomputational modellingexperimentslattice BoltzmannLESDNS
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Standardní projekty
Veřejná soutěž
SGA0202000001
Hlavní účastníci
Vysoké učení technické v Brně / Fakulta strojního inženýrství
Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
20-27653S
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Influence of infants and children lungs development on flow field and aerosol deposition– computational modelling and experimental validation
Anotace anglicky
The project will focus on elucidation of mechanisms for penetration of ambient and pharmaceutical aerosols in the infants´ and children´s respiratory tract aged several weeks, months and years till 5 years. Upper and lower airways (mouth, nose, trachea and tracheobronchial tree) that develop during maturation and influence heavily transport and deposition of aerosols will be considered. Image processing will be developed to transfer CT scans to digital and physical models. Lattice Boltzmann technique with LES and DNS approach will be further developed for steady inhalation and RANS models for turbulent flow at full inhalation profile with anisotropy corrections. Concerning particles tracking, Euler-Euler approach will be developed and compared with Euler-Lagrange. LB efficacy will be compared with CFD. Computational models will be validated by experiments on 3D printed models in a unique simulator using LDV/PDA and for deposition fluorescence will be used for full inhalation profile and PET for steady inhalation.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
OECD FORD - hlavní obor
20303 - Thermodynamics
OECD FORD - vedlejší obor
—
OECD FORD - další vedlejší obor
—
CEP - odpovídající obory
(dle převodníku)BJ - Termodynamika
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 1. 2020
Ukončení řešení
31. 12. 2022
Poslední stav řešení
—
Poslední uvolnění podpory
12. 4. 2022
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP23-GA0-GA-R
Datum dodání záznamu
26. 6. 2023
Finance
Celkové uznané náklady
7 789 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
7 389 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
430 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Uznané náklady
7 789 tis. Kč
Statní podpora
7 389 tis. Kč
0%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
OECD FORD
Thermodynamics
Doba řešení
01. 01. 2020 - 31. 12. 2022