Fenomeni di trasporto nei sistemi biologici

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Codice identificativo insegnamento: 096253
Programma sintetico:

- Generalità sui fenomeni di trasporto. La conservazione della massa, della quantità di moto e dell’energia, in regime stazionario e variabile; adimensionalizzazione delle equazioni di conservazione.
- Aspetti fluidodinamici generali. Reologia dei fluidi non newtoniani; flussi in mezzi porosi; modelli di turbolenza; fenomeni di efflusso; perdite di carico concentrate e distribuite nei condotti.
- Fluidodinamica nei grandi vasi sanguigni. Moto in regime pulsatile; il moto del sangue in presenza di biforcazioni e di grandi curvature dei vasi; la propagazione dell’onda di pressione; la sollecitazione alla parete dei vasi; la fluidodinamica nei vasi collassabili.
- Microcircolazione. La reologia del sangue nella microcircolazione; il moto del globulo rosso nei capillari.
- Fluidodinamica nelle vie respiratorie.
- Fenomeni di trasporto convettivo nei vasi sanguigni e nelle vie aeree. Il trasporto di fasi disperse nelle correnti fluide (cellule, particolato atmosferico, aerosol).
- Il trasporto di materia diffusivo e convettivo nei mezzi continui; conservazione di una specie chimica, in regime stazionario e variabile.
- Trasporto di materia attivo e passivo attraverso membrane porose e continue, biologiche e sintetiche, sia sottili sia spesse; rilascio controllato di farmaci; diffusione facilitata attraverso membrane tramite “carrier” specifici.
- Flussi ed equilibri osmotici e elettrochimici.
- Microfluidodinamica e dispositivi microfluidici per applicazioni biomediche e biotecnologiche.
Le esercitazioni consistono nella risoluzione numerica (con lezioni frontali) di problemi di calcolo delle grandezze di trasporto che rappresentano le principali tipologie che si incontrano nelle applicazioni dell’ingegneria biomedica. Cinque esercitazioni (indicativamente) sono dedicate ad illustrare alcuni esempi di soluzione di problemi biotecnologici mediante l'utilizzo del programma di calcolo fluidodinamico ANSYS Fluent.

Temi d'esame: