عنوان پایان‌نامه
تحلیل عددی چند فاز پمپ دور متغیر قلب با در نظر گرفتن محدودیت های بیولوژیکی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3028;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70052
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- پوریا الماسیان
- استاد راهنما
- علیرضا ریاسی
- چکیده
- وسایل کمک کننده بطن شدیداً نیاز است که در مقابل بیماری های قلبی عروقی که از نظر آماری رتبه نخست مرگ‌ومیر در سطح جهان را دارند، استفاده شوند. بدین منظور، توسعه پمپ قلب برای بیماران قلبی عروقی بسیار ارزشمند است. طراحی این‌گونه وسایل به دلیل محدودیت های بیولوژیکی بسیار چالش‌برانگیز است زیرا که رفتار جریان وابستگی شدیدی به هندسه پمپ دارد. در این پایان نامه یک پمپ سانتریفیوژ به‌منظور کمک به بطن چپ قلب بر اساس روش های طراحی یک‌بعدی در توربوماشین طراحی گردید و به‌صورت عددی تحلیل شد. در طراحی پمپ محدودیت های بیولوژیکی مانند خون کاوی و لختگی خون در نظر گرفته شد. به علت بالا بودن نرخ برش در پمپ، خون به‌عنوان ماده ای نیوتونی فرض شد. تحلیل عددی تک فاز و چند فاز با استفاده از نرم‌افزار ANSYS CFX 15 انجام شد. جریان پایدار و توربولانس فرض شد. برای مدل سازی خون کاوی از مدل توانی گیرزپین که خون کاوی را به‌صورت توانی به تنش برشی وارد بر خون و مدت زمان تأثیر این تنش بر خون مرتبط می‌داند، استفاده شد و برای محاسبه آن از هر دو روش اویلری و لاگرانژی استفاده شد. برای جلوگیری از لخته شدن خون در زیر چرخ از پره¬های ثانویه (پشتی) استفاده شد. تحلیل هیدرودینامیکی میدان جریان برای هر دو حالت تک فاز و دو فاز بدست آمد. مشاهده شد که تحلیل دو فاز هد و بازده پمپ را کمتر از تحلیل تک فاز نشان می‌دهد و حداکثر این اختلاف برای هد، 10 درصد بود ولی سرعت و میدان جریان در هر دو حل مشابه هم بودند. واژه‌های کلیدی: پمپ قلب، چند فاز، تحلیل عددی، خون کاوی
- Abstract
- Ventricular assist devices are strongly needed to be used against cardiovascular diseases, which are statistically number one reason of death in the world. For this purpose, development of blood pump is very valuable for patients with cardiovascular disease. Design of these devices are very challenging, because of biological limitations, since the flow behavior is dependent on the pump geometry. In this thesis, a centrifugal pump is designed to help left ventricular of heart based on the one-dimensional design approach. Biological limitations such as hemolysis and thrombosis are considered in the pump design. Also, blood is assumed as Newtonian fluid due to high shear rate in pump. The single-phase and multiphase analysis is performed using ANSYS CFX 15. Giersiepen power law model, which correlates hemolysis to shear stress on blood and its time exposure using a power equation, is used for hemolysis simulation. In this study, the both Eulerian and Lagrangian approach are conducted for numerical modelling. Moreover, secondary (back) vane is used to prevent thrombus beneath impeller. The results show that in the multiphase simulation, head and efficiency of the pump is lower than single phase by 10%, although, velocity and flow field are similar for the both case. Keywords: blood pump, multiphase, numerical simulation, hemolysis
