Design of a Three-Dimensional Hand/Forearm Model to Apply Computational Fluid Dynamics

Ano: 2010 | Volume: 53 | Número: 2

Autores: Daniel Almeida Marinho, Victor Machado Reis, João Paulo Vilas-Boas, Francisco Bessone Alves, Leandro Machado, Abel Ilah Rouboa, António José Silva

Palavras-chave: finite element modelling, image processing, computational fluid dynamics, biomechanics, swimming

Resumo Português:

O objetivo do presente estudo foi desenvolver um
modelo digital tridimensional de uma mão e um
antebraço humano para aplicar a Dinâmica
Computacional de Fluidos ao estudo da propulsão
em natação. Foram aplicados procedimentos
computorizados de tomografia axial na mão e
antebraço de um nadador Olímpico. Através de
técnicas de processamento de imagem, os dados
foram convertidos em coordenadas
tridimensionais, que podem ser utilizadas em
programas de simulação computacional. Através
dos resultados encontrados, foi possível verificar
uma semelhança quase perfeita entre o segmento
humano e o modelo digital. Esta técnica pode ser
utilizada como uma forma de ultrapassar as
dificuldades em desenvolver um modelo digital
tridimensional de um segmento específico do
corpo humano. Complementarmente, pode ser
bastante útil na melhoria da utilização da
Dinâmica Computacional de Fluidos no Desporto,
de uma forma geral, e, mais especificamente, nos
estudos em natação, diminuindo a diferença entre
a investigação experimental e a investigação
computacional.

Resumo Inglês:

The purpose of this study was to develop a three-dimensional digital model of a human hand and forearm to apply
Computational Fluid Dynamics to propulsion analysis in swimming. Computer tomography scans of the hand and
forearm of an Olympic swimmer were applied. The data were converted, using image processing techniques, into
relevant coordinate input, which could be used in Computational Fluid Dynamics software. From that analysis, it
was possible to verify an almost perfect agreement between the true human segment and the digital model. This
technique could be used as a means to overcome the difficulties in developing a true three-dimensional model of a
specific segment of the human body. Additionally, it could be used to improve the use of Computational Fluid
Dynamics generally in sports and specifically in swimming studies, decreasing the gap between the experimental
and the computational data.