Kennlinien-Modellierung für Beatmungsgeräte

Im Rahmen dieses Projektes werden Möglichkeiten untersucht, mit denen die Kennlinien von Durchflussmessgeräten kontrolliert beeinflusst werden können. Es handelt sich dabei um Durchflussmessgeräte, die den Wirkdruck über eine Engstelle variablen Querschnitts erfassen. Solche Messgeräte werden insbesondere in Notfallbeatmungsgeräten eingesetzt. Anders als bei Geräten, die mit Schwebekörpern funktionieren und daher nur in einer Position korrekt arbeiten können, werden hier Varianten untersucht, bei denen das strömende Fluid eine flexible Membran auslenkt. Ziel ist es, eine weitgehend lineare Kennlinie zu erzeugen. Dazu werden zunächst einige der vielfältigen Einflussfaktoren näher untersucht:

• Einfluss der Anströmung,
• der Schwerkraft,
• des Expirationsventils,
• der Krümmungen in den Zuleitungen, sowie
• Einfluss des Gegendrucks der Lunge

Um die Strömungsverhältnisse in der Nähe der Membran besser zu verstehen, werden anhand von PIV-Aufnahmen in mehreren Schnittebenen die Wirbelstrukturen untersucht. Die experimentelle Parameterstudie wird ergänzt durch numerische Simulationen, für die zunächst die Auslenkung und Verformung der Membran in Abhängigkeit vom Durchfluss experimentell bestimmt wird.