Měření a počítačová simulace transportu vláknitých aerosolů v proudění s vysokými gradienty rychlosti a interakce vláken se stěnou
Cíle projektu
Objasnění transportu vláknitých aerosolů a schopnost přesně modelovat interakci vláken se stěnou je potřebná jak pro výzkum toxických účinků vdechovaných vláken, tak pro budoucí využití biodegradabilních vláken jako nosičů léčiv. Projekt se v experimentální části zaměří na: 1) měření depozice vláken mikrometrových rozměrů v prostředí s vysokými gradienty rychlosti ve větvících se kanálech, které simulují lidské plíce. Měření bude provedeno pro transientní, cyklické proudění na replice plic se 7 rozvětveními. 2) Interakci vláken se stěnou pokrytou kapalným filmem. 3) Získání dat o orientaci vláken v oblastech vysokých rychlostních gradientů. Současně budou vyvíjeny CFD modely: výpočetně méně náročný přístup Euler-Lagrange, s implementací experimentálně získaných dat o orientaci vláken pro výpočet odporové síly částice (Tran Cong model) na celém modelu plic; a náročnější Discrete Element Method na modelu zjednodušené bifurkace. CFD výpočty budou validovány pomocí experimentů s využitím rychlokamery a softwaru pro analýzu obrazových záznamů vláken.
Klíčová slova
fibresfibrous aerosolsfiber depositionlung modelexperimentcomputational simulation
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Standardní projekty
Veřejná soutěž
SGA0202200004
Hlavní účastníci
Vysoké učení technické v Brně / Fakulta strojního inženýrství
Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
22-20357S
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Measurement and computational simulation of transport of fibrous aerosols in high velocity gradient flow and interaction of fibres with a wall
Anotace anglicky
Elucidation of the transport of fibrous aerosols and the ability to precisely model the fibre-wall interaction is needed for both, research of the toxic effects of inhaled fibres, and future utilization of biodegradable fibres as drug carriers. The project will focus within the experimental part on 1) the measurement of deposition of micron-sized fibres in high velocity gradient flow in bifurcating tubes simulating human airways. The measurement will be performed for transient cyclic flow on the replica of airways with 7 generations of branching. 2) Interaction of fibres with a wall covered by a liquid film. 3) Acquisition of data on the orientation of fibres in high velocity gradient areas. Simultaneously, the CFD models will be developed: computationally less demanding Euler-Lagrange approach with the implementation of experimentally acquired data on the orientation of fibres for calculation of the drag force (using Tran-Cong model) on the whole replica; and more demanding Discrete Element Method on a single bifurcation model. CFD calculations will be validated experimentally.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
OECD FORD - hlavní obor
30305 - Occupational health
OECD FORD - vedlejší obor
20301 - Mechanical engineering
OECD FORD - další vedlejší obor
—
CEP - odpovídající obory
(dle převodníku)AQ - Bezpečnost a ochrana zdraví, člověk – stroj
JR - Ostatní strojírenství
JT - Pohon, motory a paliva
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 1. 2022
Ukončení řešení
31. 12. 2024
Poslední stav řešení
—
Poslední uvolnění podpory
29. 2. 2024
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP25-GA0-GA-R
Datum dodání záznamu
12. 3. 2025
Finance
Celkové uznané náklady
7 512 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
7 512 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
0 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Základní informace
Uznané náklady
7 512 tis. Kč
Statní podpora
7 512 tis. Kč
100%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
OECD FORD
Occupational health
Doba řešení
01. 01. 2022 - 31. 12. 2024