این تحقیق به بررسی جریان و انتقال حرارت نانوسیال زیستی درون کانال شبه رگ تحت تاثیر میدانهای الکترومغناطیسی (mhd) می پردازد. تا کنون جریان نانوسیال زیستی (خون به همراه نانوذرات) در حضور میدان های الکترومغناطیسی مطالعه نشده است و اطلاعات و خصوصیات ترموفیزیکی آن نیز موجود نمی باشد. با توجه به پیچیده بودن خون که مخلوطی از ذرات با ابعاد متفاوت از میکرومتر تا نانومتر می باشد و همچنین رفتار متفاوت خون در رگهای گوناگون بدن، بررسی آن بسیار پیچیده است. افزودن نانوذرات به آن پیچیدگی نانوسیال زیستی را دو چندان می کند. لذا هدف از این مطالعه، ابتدا بدست آوردن خصوصیات ترموفیزیکی نانوسیال زیستی و سپس بررسی اثرات میدان های الکترومغناطیسی بر جریان و انتقال حرارت نانوسیال زیستی می باشد. برای این منظور در فصل دوم نانوذرات و مدلهای پیش بینی خواص ترموفیزیکی آنها مورد بررسی قرار گرفتند. این مدلها همگی برای سیالات مرسوم انتقال حرارت مانند آب، اتیلن گلیکول بوده و برای خون ارائه نشده اند. لذا در فصل سوم خون و اجزای آن، رگ های بدن و خواص ترموفیزیکی خون شامل چگالی، ویسکوزیته، گرمای ویژه، هدایت گرمایی و هدایت الکتریکی مطالعه و بررسی شده اند. در انتهای این فصل با توجه به خصوصیات خون، مدل مناسب برای پیش بینی ضریب هدایت حرارتی موثر و ضریب هدایت الکتریکی موثر نانوسیال زیستی برای استفاده در شبیه سازی جریان ارائه شده است. این مدل ها تطابق خوبی با خواص خون و اجزای آن دارند. در فصل چهارم به بررسی میدانهای الکترومغناطیسی و تاثیر آن بر جریان و انتقال حرارت سیالات مرسوم و خون اختصاص دارد. در فصل پنجم هندسه مساله مورد بررسی، خواص ترموفیزیکی نانوسیال زیستی و مدلهای مورد استفاده برای آنها، معادلات حاکم و شرایط مرزی به طور کامل شرح داده شده اند. معادلات مورد بررسی شامل معادلات پیوستگی، مومنتوم، انرژی و ماکسول می باشند. برای لحاظ کردن اثر نیروهای الکترومغناطیسی اعمال شده به کانال، معادلات ماکسول مطابق با فیزیک مساله ساده شده اند و نیروهای ناشی از حضور آنها به صورت ترم منبع در معادلات مومنتوم و انرژی ظاهر می شوند. در ادامه در فصل ششم روش عددی مورد استفاده معرفی شده است. کد کامپیوتری مورد استفاده با به کارگیری روش حجم محدود و بر پایه الگوریتم simple جریان و انتقال حرارت نانوسیال زیستی (خون به همراه نانوذرات) را شبیه سازی می کند. در فصل هفتم نتایج عددی حاصل از شبیه سازی عددی جریان نانوسیال زیستی مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این نتایج تاثیر پارامترهای میدان های الکترومغناطیسی (mhd) و خواص ترموفیزیکی نانوسیال زیستی بر جریان وانتقال حرارت بررسی شده اند. نتایج نشان می دهند که حضور میدان های الکترومغناطیسی در کانتور سرعت و فشار جریان خون در کانال تغییری ایجاد نمی کند. این امر به سبب کوچک بودن ترم منبع در معادله مومنتوم است. بررسی شرایط مرزی حرارتی دیواره ها نشان می دهند که گرما دادن به دیواره برای کاربردهای پزشکی مناسب نمی باشد. در حالی که در حضور نیروهای الکترومغناطیسی، گرما گرفتن از دیواره کانال باعث حفظ دمای خون در محدوده طبیعی خواهد شد. همچنین عامل تعیین کننده حداکثر دمای جریان, میدان الکتریکی اعمال شده به کانال می باشد. علی رغم تاثیرپذیری زیاد دما از میدان الکتریکی، تغییرات چگالی شار مغناطیسی بر دما تاثیری ندارند. این امر می تواند برای برخی کاربردهای پزشکی مهم و موثر باشد. نتایج حاصل از بررسی نانوسیال زیستی (خون به همراه نانوذرات اکسید آلومینیوم) نشان می دهند که در درصد حجمی های زیر یک درصد (مورد استفاده در کاربردهای پزشکی) تغییرات خواص ترموفیزیکی نانوسیال زیستی نسبت به سیال پایه کم می باشد. سرعت و دمای نانوسیال نیز تفاوت چندانی با سرعت و دمای خون در کانال ندارند. ضمنا افزودن نانوذرات به خون بر سرعت و دمای آن تحت تاثیر میدانهای الکتریکی تاثیر بسیار ناچیزی دارد. لذا در کاربردهای پزشکی می توان به اهداف دارورسانی ضمن عدم تغییر در سرعت و دمای جریان دست یافت. نتایج نشان می دهند که تغییر اندازه شار حرارتی دیواره تاثیر چندانی در حداکثر دمای نانوسیال زیستی ندارد. به بیانی دیگر تاثیر شار حرارتی روی دمای سیال نسبت به تاثیر میدانهای الکترومغناطیسی ناچیز می باشد. از نتایج حاصل از این پایان نامه می توان برای یافتن مدل مناسب نانوسیال زیستی و شناخت رفتار جریان و انتقال حرارت نانوسیال زیستی تحت تاثیر نیروهای الکترومغناطیسی در کاربردهای پزشکی مانند نانو دارو رسانی استفاده نمود.

با توجه به این که امروزه بیماری های قلب و عروقی، دلیل اکثر مرگ و میر بیماران در جهان می-باشد مطالعه در این زمینه بسیار مورد نیاز می باشد. محققین با تخصص های مختلف با همکاری و تشکیل تیم هایی، مطالعات گسترده ای را در این زمینه انجام می دهند. در این تحقیق برای اولین بار سعی شد با استفاده از شبیه سازی رایانه ای و بدون هیچ گونه آزمایش فیزیکی شبکه شریانی بدن به صورت یک مدل دو بعدی با فرض سیال نیوتنی و غیر نیوتنی خون و در دو حالت جداره صلب و جداره الاستیک (fsi)، مورد بررسی قرار گیرد. هدف بدست آوردن پروفیل سرعت و فشار در نقاط مختلف شبکه شریانی بدن و بررسی جریان خون می-باشد. در نهایت با استفاده از نتایج حاصل از شبکه دو بعدی مدل شده دو شاخگی کاروتید به صورت سه بعدی مورد تحلیل قرار داده شده است. نتایج حاصل از حل درخت شریانی دید بسیار خوبی از رفتار خون در شبکه شریانی را دراختیار ما قرار می دهد. با توجه به این که رگ های بزرگ درخت شریانی مدل شده اند، فرض سیال نیوتنی رفتار خون را بسیار نزدیک به مدل های غیرنیوتنی استفاده شده پیش بینی کرد. بدست آوردن پروفیل های سرعت و فشار در هر نقطه از درخت شریانی از فواید اصلی حل درخت شریانی می-باشد. سرعت پالسی دو شاخگی کاروتید از مدل دوبعدی استخراج و به عنوان ورودی در مدل سه بعدی دو شاخگی کاروتید استفاده شد. نتایج حاصل حاکی از کارائی مدل دو بعدی درخت شریانی می باشد.

از عوامل کاهش طول عمر، بیماری های قلبی عروقی است که رتبه دوم علت مرگ و میر را بعد از سرطان دارند. هدف از این تحقیق مدلسازی و حل عددی جریان خون در سرخرگ آئورت است که نقش بسیار مهم و اساسی در خون رسانی به اعضای مختلف بدن بازی می کند. در این تحقیق هندسه آئورت از 47 اسلاید ct اسکن از بیمار زن 63 ساله توسط نرم افزار میمیکس01/10 و سالیدورکز 2013 به دست آمد. با توجه به اسلایدها سه مدل دیگر با گرفتگی در کاروتید چپ و ساب کلوین چپ در نظر گرفته شد. پس از تهیه مدل ها، با فرض جریان ورودی پالسی به آئورت و شرط اندر کنش سیال و جامد جریان توسط نرم افزار آدینا 8/8 حل شده است. در مرحله اول، تاثیر سه مدل ویسکوزیته خون شامل نیوتنی، غیر نیوتنی توانی و غیر نیوتنی کارئو و مدل های دیواره شریان شامل دیواره صلب، الاستیک خطی و مدل مونی-ریولین بر رفتار جریان در آئورت مورد بررسی قرار گرفتند. پس از مقایسه نتایج با انتخاب مدل ویسکوزیته غیر نیوتنی کارئو و مونی-ریولین به عنوان مدل دیواره شریان، جریان خون در سه مدل آئورت به همراه گرفتگی در شاخه ها حل و بررسی گردید. با توجه به نتایج دیده شد که مدل ویسکوزیته انتخابی برای خون تفاوت چندانی در رفتار سرعت و فشار خون در آئورت ایجاد نمی کند. همچنین مدل دیواره صلب از دقت خوبی برای پیش بینی رفتار سیال برخوردار نیست و مدل های الاستیک برای شبیه سازی دیواره شریان دارای دقت بهتری هستند. ضمنا قوس بیرونی آئورت و قسمت دیستال شاخه های خروجی از آئورت مستعد بیماری هستند. نتایج به دست آمده از بررسی آئورت با گرفتگی در شاخه ها نشان داد که قبل از گرفتگی سرعت کاهش و فشار افزایش می یابد بلافاصله بعد از گرفتگی افزایش سرعت و افت فشار مشاهده می شود. سرعت و فشار جریان در خروجی شاخه های دارای گرفتگی قوس آئورت کاهش می یابد.

امروزه دارو رسانی هدفمند به بافت سرطانی و افزایش دمای بافت سرطانی یکی از روش‏های جدیدی است که برای مقابله با سرطان استفاده می‏شود. نانوذرات سوپرپارامغناطیسی اکسید آهن بواسطه تطابق خوب با محیط بیولوژیک به طور گسترده برای حمل مواد دارویی به محل بافت سرطانی و آزادسازی دارو مورد استفاده قرار گرفته است. میدان مغناطیسی علاوه بر سازگاری یا محیط زنده قابلیت کنترل و هدایت نانوذرات و افزایش دما در بافت سرطانی را دارا است. یک میدان مغناطیسی ثابت و غیر یکنواخت وظیفه جذب نانوذارت و میدان مغناطیسی متناوب سبب جذب انرژی می‏شود. اثر میدان مغناطیسی به صورت چشمه نیرو در معادلات مومنتوم و چشمه انرژی در معادله انرژی ظاهر می‏شود. به منظور شبیه سازی رفتار سیال غیر نیوتنی خون حاوی نانوذرات مغناطیسی تحت میدان مغناطیسی ثابت و متناوب معادلات پیوستگی، مومنتوم، غلظت و انرژی به صورت همزمان به روش حجم محدود و معادلات ماکسول به روش تفاضل محدود حل شده‏اند. اثر دما بر توزیع نانوذرات و میدان جریان بررسی شده و تغییر خاصی مشاهده نشده است. نتایج حاصل نشان دهنده اثر ناچیز میدان مغناطیسی متناوب بر تولید انرژی در نانوذرات مغناطیسی است. جذب انرژی مخصوص در خون تحت میدان مغناطیسی متناوب سبب افزایش دمای غیر یکنواخت خون می‏گردد که از آن می‏توان برای آزادسازی دارو و افزایش دمای بافت سرطانی استفاده کرد.