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Flow-structure interaction in pulsatile flow

Applicant Holzner Markus
Number 191987
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Eidgenössische Forschungsanstalt WSL für Wald, Schnee und Landschaft
Institution of higher education Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research - WSL
Main discipline Fluid Dynamics
Start/End 01.11.2019 - 31.10.2022
Approved amount 220'035.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Fluid Dynamics
Biophysics

Keywords (5)

elastic pipe; fluid structure interaction; transition; elastic aorta; turbulence

Lay Summary (German)

Lead
Ziel dieses Projekts ist es, den Turbulenzübergang in pulsierenden Strömungen durch flexible Leitungen und Aortenrepliken aufzuklären.
Lay summary
Die Wechselwirkung zwischen Flüssigkeit und Struktur ist für viele physiologische Phänomene von großer Bedeutung, wie z.B. die Ausbreitung von Pulswellen in den Arterien, die Funktion von Herz- und Venenklappen sowie die durch die Blutströmung hervorgerufene Entwicklung und Ruptur von Aneurysmen. In vielen derartigen Systemen findet ein Übergang zu turbulenter Blutströmung statt, welche Reibungsverluste und Wandschubspannungen bestimmt und somit die Entwicklung von Erkrankungen beeinflusst. Es ist jedoch nicht vollständig geklärt, unter welchen Umständen Turbulenz auftritt und welche Rolle die Strömungsstrukturkopplung spielt. Ziel dieses Projekts ist es, den Turbulenzübergang in pulsierenden Strömungen durch flexible Leitungen und Aortenrepliken aufzuklären. Dieses Projekt ist bestrebt, sowohl signifikante wissenschaftliche Ergebnisse als auch klinisch relevante Fortschritte zu erzielen. Nach beendigung dieses Projekts erwarten, besser zu verstehen, wie der Turbulenzübergang von den Eigenschaften des Wandmaterials und des Fluids, sowohl in kanonischen (d.h. Rohr) als auch in anatomischen (d.h. Aorten) Geometrien, abhängt.
Direct link to Lay Summary Last update: 19.12.2019

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Name Institute

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
200727 Laying the foundations for drag reduction using ferrofluids in stent applications 01.12.2021 Project funding (Div. I-III)

Abstract

Fluid-structure interaction is of great importance in many physiological phenomena, such as pulse-wave propagation in the arteries, the function of cardiac and venous valves, and the flow-induced development and rupture of aneurysms. In many such systems transition to turbulence takes place and determines friction losses and wall shear stresses, thus impacting on the development of diseases. However, it is not fully understood under which circumstances turbulence arises and what is the role played by the flow-structure coupling. The aim of this project is to elucidate the transition to turbulence in pulsatile flow through compliant conduits and aorta replicas. This project strives to produce both significant scientific output and clinically relevant advances. We expect to better understand how the transition to turbulence depends on characteristics of wall material and fluid properties in both canonical (i.e., pipe) and realistic (i.e. aortic) geometries.
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