יום ראשון, 26 בספטמבר 2010

‫אפיון מיקרו-מבני להתנהגות המכנית של כלי דם‬

שם המחבר

‫עבודת מחקר לקראת תואר דוקטור‬
‫בהנחיית פרופסור יורם לניר ופרופסור דוד דורבן‬

‫לתכונות המכניות של כלי דם חשיבות רבה בתיפקודם הנורמלי והפתולוגי. תכונות אלו קובעות את אספקת הדם המחומצן לכל רקמות ותאי הגוף וכן את פילוג המאמצים בדופן כלי הדם, המשפיע דרך אותות מכנו-בילוגיים על תגובת הרקמה והתנהגות התאים המרכיבים אותה. קשר מכנו-ביולוגי זה מעורב בהתפתחות מחלות ידועות כמו יתר לחץ דם‬ (‫‪hypertension‬‬) טרשת עורקים (‫‪atherosclerosis‬‬) ‪‬ומפרצת בטנית או מוחית‬ (‫‪aneurysm‬‬). ‬דופן כלי הדם נתונה לעיבורים גדולים, ותגובתה המכנית אי-לינארית. כמו כן, החומר מגלה התנהגות אנאיזוטרופית והטרוגניות בתכונותיו. בנוסף, בכלי הדם החפשי מעמיסה קיים מצב מאמצים שיורי אשר משפיע משמעותית על תיפקודו המכני. מודלים קיימים בספרות מבוססים באופן מלא או חלקי על אפיון תופעתי (פנומנולוגי) המתייחס לתכונות ממוצעות ללא קשר למבנה הרקמה. מודלים אלו הותאמו לתוצאות ניסויים דו-ממדיים בלבד ואמינותם התיאורית (‫‪descriptive‬‬) ‬והחיזויית(‫‪predictive‬‬) ‬נמצאה לקויה או לא נבדקה כלל.‬

‫בעבודת המחקר נוסח חוק חומר מיקרו-מבני לרקמת דופן כלי הדם, תוך התמקדות בשכבה העיקרית שלה – המדיה (media). ‬המדיה מורכבת ממבנה תלת ממדי של סיבי אלסטין,ביניהם שזורים סיבי קולגן ותאי שריר חלק. כל הסיבים במבנה טבועים במטריצה דמויית נוזל. לסיבים תכונות מכניות ופילוגים מרחביים שונים זה מזה והם מהווים את מרכיבי היסוד למודל המוצע. המודל הותאם לתוצאות ניסויים מכניים תלת ממדיים (שילובים שונים של ניפוח, מתיחה צירית ופיתול) במדיה אשר בודדה מכלי דם כליליים של חזיר. מעבר להתאמת המודל לאוסף הנתונים שנמדדו, נחקרה יכולתו בחיזוי התנהגויות אשר לא שימשו בתהליך האפיון. במחקר פותחה תכנה ייעודית למימוש המודל ופתרון תגובת כלי הדם לצירוף עמיסות נתון. תכנה זו משמשת גם להתאמת המודל לתוצאות ניסוייות, תוך שימוש בכלי שערוך מתקדמים.‬

‫אופיו המבני המלא של המודל, אימותו אל מול ניסויים תלת ממדיים, הכוללים פיתול והכללת מרכיבים פיסיקליים שונים בו, כמו השפעת הלחץ האוסמוטי של המטריצה הנוזלית, הם מרכיבים מרכזיים במחקר, וראשוניים בהשוואה למודלים קיימים. חקירת המודל אל מול נתוני הניסוי, והשוואותו לשני מודלים מקובלים, הראתה כי הוא אמין ביותר ויכולתיו בתיאור ההתנהגות המכנית של הרקמה עולים עליהם באופן משמעותי.‬

‫ההרצאה תתקיים ביום רביעי כ"ח בתשרי תשע"א (6.10.10)
שעה 16:30
‫בנין אוירונוטיקה חדר 241
‫כבוד קל יוגש לפני ההרצאה
המשך...

‫עקיבה והנחיה שיתופית עבור כלים אויריים אוטונומיים‬

ויטלי שפרמן

‫עבודת מחקר לקראת תואר דוקטור‬
‫בהנחיית ד"ר טל שימא‬

‫בעלי חיים רבים בטבע משתפים פעולה בצייד ובהגנה הדדית, כדי לשפר את שרידותם. דוגמאות לשיתופי פעולה בטבע כוללות להקות של יונקים, ציפורים וחרקים. לעומת זאת, הכלים האויריים האוטונומיים הנמצאים בשימוש כיום, כגון מטוסים ללא טייס וטילים, אינם משתפים פעולה, גם כאשר מספר כלים מופעלים באותו זמן ובאותו תא שטח. כמו בטבע, ‫שיתוף פעולה בין הכלים טומן בחובו פוטנציאל שיפור משמעותי בביצועים, הנובע מסיבות ‫מגוונות, כגון: חלוקת עבודה ומשימות בין הכלים, שיפור ביצועי ההנחיה ע"י שליטה על ‫הגיאומטריה היחסית בין הכלים ובין הכלים למטרות, שיפור השיערוך עקב זויות ראיה שונות ‫ושיתוף מדידות בין הכלים. במחקר זה פותחו גישות חדשניות לשיתוף פעולה בהנחיה ‫ועקיבה, לכלים אויריים אוטונומיים, המאפשרים ניצול יתרונות אלו של פעולה כקבוצה. ‫הפיתוחים כללו חוקי הנחיה וציוות משימות שיתופיים מבוססי בקרה אופטימלית, משחקים דיפרנציאליים ואלגוריתמים סטוכסטיים המאפשרים לכלים הפועלים כקבוצה להתגבר על אילוצים שונים כגון הסתרות, אזורים אסורים לטיסה וזווית פגיעה במטרה. כמו כן, פותחו ‫אלגוריתמי עקיבה שיתופיים מבוססי מסנני קלמן מורחב ומסנני חלקיקים בגישת רב מודל, המשפרים את העקיבה ע"י שיתוף מדידות וניצול התנאים הגיאומטריים השונים הקיימים מכל כלי למטרה. בסמינר יוצגו הגישות השונות לשיתוף פעולה בהנחיה ועקיבה, פיתוחם המתמטי של האלגוריתמים השיתופיים ליישומים בתחום הטילים וכלי הטייס הבלתי מאוישים, ניתוח ביצועים אנליטי וכן תוצאות סימולציות מונטה קרלו בתרחישים שונים.‬

‫ההרצאה תתקיים ביום שני כ"ו בתשרי תשע"א (4.10.10)
שעה 13:30
‫בנין אוירונוטיקה חדר 241
כבוד קל יוגש לפני ההרצאה‬

המשך...

יום שלישי, 7 בספטמבר 2010

‫התפתחות הפרעת ציפה בזורם נייח ובזרימת סטגנציה

גלי אלון

עבודת מחקר לקראת תואר מגיסטר במדעים
בהנחיית פרופסור יעקב כהן

הפרעות ציפה נוצרות כאשר זורם בעל צפיפות אחת נמצא בתווך בעל צפיפות שונה. כאשר ההפרעה משוחררת ממנוחה, התפתחותה מורכבת משני שלבים: בשלב הראשון הצירקולציה גדלה, ובשלב השני הצירקולציה בקירוב קבועה. המעבר בין שני השלבים קשור בהיווצרות חור במבנה ההפרעה, ויצירת מבנה טבעתי. המחקר עוסק בתיאור ההתפתחות של הפרעת ציפה תוך שימוש בכלים חישוביים ואנליטיים, ומתמקד בשלב הראשוני של ההתפתחות. ההשפעה של זרימת סטגנציה על התפתחות ההפרעה נחקרה בעזרת היחס בין שתי סקאלות הזמן הרלוונטיות לבעיה, הקשורות בציפה ובזרימת הבסיס. לתיאור התפתחות ההפרעה כתלות בזמן, חושבו גדלים אינטגרליים כמו מרכז המסה של ההפרעה, הצירקולציה וה-fluid impulse. על מנת לספק הסבר פיסיקלי למנגנון היווצרות הערבול, פותח מודל לגרנז'י פשוט עבור שלב ההתפתחות הראשון (עם וללא זרימת סטגנציה), אשר חוזה היטב את הגדלים האינטגרליים.

ההרצאה תתקיים ביום רביעי ז' בתשרי תשע"א (15.9.10)
שעה 16:30
בנין אוירונוטיקה חדר 142
כבוד קל יוגש לפני ההרצאה‬
המשך...