17152

17152

شبيه سازي جريان در پمپ قلبي به روش ديناميك ذرات هموار

كارشناسي ارشد

بيومكانيك

خرداد ١٣٩٣

دكتر نويد بخش

-

مكانيك

امروزه به دليل عادات بد زندگي ، استرس و الودگي هاي روز افزون پيرامون انسان ها بر تعداد بيماران قلبي به ميزان نگران كنندهايي افزوده مي شود. اين امر سبب گرديده است كشور هاي مختلف هزينه هاي هنگفتي را براي درمان اين بيماران اختصاص دهند. پيوند قلب به عنوان اخرين راه درمان اين بيماران كه در مرحله پيشرفته بيماري مي باشند پيشنهاد مي شود.از انجا كه تعداد عضو هاي اهدايي به مراتب كمتر از بيماران نيازمند مي باشد بسياري از اين بيماران تا پيدا نمودن عضو قابل پيوند جان خود را از دست مي دهند. دستگاه هاي كمكي قلبي به منظور كمك به اين گونه از بيماران مورد توجه قرار گرفته است به گونه اي كه با استفاده از اين دستگاه ها تا زمان پيدا نمودن عضو پيوندي بيمار بتواندبه زندگي خمودادامه دهد.از همين رو توسعه و اصلاح اين تجهيزات مورد توجه مهندسان پزشكي در سرتاسر دنيا قرار گرفته است به گونه اي كه اين تجهيزات بتوانند بيشترين تطابق را با سيستم بيولوژيكي بدن انسان برقرار كند. يكي از روش هاي مطالعه و بررسي اين تجهيزات شبيه سازي جريان در ان به كمك روش هاي عددي و تكنيك هاي CFD مي باشد. با استفاده از اين تكنيك مي توان الگوي جريان را پيش بيني و مناطقي راكه مي تواند منبع خطر براي خون باشد را شناسايي نموده و ضمن اصلاح و بررسي مجدد، نتايج را براي ساخت ازمايشگاهي و نهايتا صنعتي استفاده نمود كه اين امر تاثير به سزايي در كاهش زمان و هزينه ساخت اينتجهيزات خواهد داشت.روش هاي متعدد لاگرانژي يا اويلري وجود دارد كه بر اساس ان حل عددي صورت مي پذيرد. اين روشها عبارتند از روش هاي المان محدود ،حجم محدود ، روش ديناميك ذرات هموار و غيره كه با گسترش اين روش ها بر تعداد و تنوع ان افزوده مي شود. تا كنون اكثر روش هاي حل عددي براساس روش هاي اويلري صورت مي پذيرد ولي به دليل مشكلات ذاتي اين روش ها امروزه روش هاي ديگر نظير ديناميك ذرات هموار كه روشي لاگرانژي و بر اساس توزيع ذرات دردامنه حل و ميان يابي متغيير ها در شعاع هموار سازي بر اساس تابع وزني استوار است صورت مي پذيرد. تا كنون مطالعات محدودي بر اساس اين روش بر روي پمپ هاي محوري صورت گرفته است ولي مطالعه اي در زمينه پمپ هاي سانتريفيوژ انجام نشده است.از انجا كه اين نوع از پمپ ها دامنه وسيعي از دستگاه هاي كمكي مكانيكي قلبي را شامل مي شوند لذا درپايان نامه پيش رو شبيه سازي جريان در پمپ هاي سانتريفيو‍ژ به كمك روش ديناميك ذرات هموار انجام خواهد پذيرفت. در فصل 1 انواع پمپ هاي قلبي مورد بررسي قرار گرفته و روش CFD به صورت كلي معرفي شده و خصوصيات و محدوديت هاي طراحي عنوان شده و نهايتا تاريخچه اي از كارهاي پيشين ارايه ميگردد.در فصل دوم به اصول ومباني روش هيدروديناميك ذرات هموار پرداخته و در فصلسوم به الگوريتم حل و نحوه شبيه سازي پرداخته شده است و در فصل چهارم نتايج حل شامل نتايج حل به صورت كيفي به همراه نمايش مسير جريان و نقاطي كه مستعد اسيب مي باشند نشان داده شده است و نيز نتايج كمي كه شامل بررسي تغييرات پارامتر هاي اساس پمپ نظير سرعت و قطر و فاصله پروانه با پوسته مي باشند را بررسي نموده و در فصل پنجم ضمن نتيجه گيري از كليه اقدامات صورت گرفته و نتايج اخذ شده پيشنهاداتي در خصوص جهت گيري تحقيقات اينده بر اساس نيازمندي ها و محدوديت هاي موجود ارايه مي شود.

1396/01/29

1/1/1900 12:00:00 AM

Numerical methods have had a tremendous effect in optimization of heart devices. Among all methods meshing independentalgorithms, as modern methods in simulations, have solved most problems related to meshing an​d reduced its complexity. In this paper, blood flow in heart centrifugal pump is simulated by dynamic of particles an​d based on this model, governing equations of velocity field an​d stress distribution, are determined. Also, the harmful locations in which hemolysis an​d thrombosis occur, are detected. In the present work we explore the feasibility of performing computations of such flows using SPH.To eva​luate the accuracy of the computations the results are compared to other researches in [7,4] .The analysis results can also be used as the basis for further researches an​d the improvement of centrifugal pump.