HESAPLAMALI AKIŞKAN DİNAMİĞİ İLE EKSENEL BİR ÇOCUK KALP DESTEK POMPASI PERFORMANSININ İNCELENMESİ

Rafet YAPICI; Resul TEKE; Ömer İNCEBAY; Hasan ÇINAR; Fehmi MUTLU

HESAPLAMALI AKIŞKAN DİNAMİĞİ İLE EKSENEL BİR ÇOCUK KALP DESTEK POMPASI PERFORMANSININ İNCELENMESİ

Rafet YAPICI, Resul TEKE, Ömer İNCEBAY, Hasan ÇINAR, Fehmi MUTLU

Öz

Bu çalışmada, pompa tasarım programları kullanılarak eksenel akışlı bir çocuk kalp destek pompası tasarlandı. Bu pompanın performansı, hesaplamalı akışkan dinamiği (HAD) yazılımıyla k_T-k_L-w türbülans modeli kullanılarak belirlendi. Katı modeli oluşturulan pompanın gövdesi alüminyum bloktan CNC işleme tezgâhında imal edildi. Bu kalp destek pompasının çarkı, doğrultucusu ve difüzörünün 3D yazıcıyla imalatı yapıldı. Bu prototip pompanın, HAD simülasyonuyla belirlenen performans sonuçlarının deneysel doğrulaması, su ile yapıldı. Pompanın 9000-12000 dev/dak dönme sayısı aralığında, debisi 0.5-5 L/dak ve basınç farkı 35-95 mmHg arasında değişti. Kan benzeri akışkan için 2 L/dak tasarım debisi ve 80 mm-Hg’lik tasarım basıncı 11750 dev/dak dönme sayısında elde edildi. Çalışmanın sonunda, tasarım noktasında pompadaki cidar kayma gerilmeleri ve akış çizgileri incelendi.

Anahtar Kelimeler

Eksenel Pompa, HAD, Kalp Destek Pompası, Pediatrik Kalp Destek Pompası, PLVAD

Tam Metin:

PDF

Referanslar

B Clark, J., B Pauliks, L., L Myers, J. ve Undar, A., 2011, Mechanical circulatory support for end-stage heart failure in repaired and palliated congenital heart disease, Current cardiology reviews, 7 (2), 102-109.

Sağlık Bakanlığı, 2015. Türkiye Kalp ve Damar Hastalıkları Önleme ve Kontrol Programı. Ankara p.

Baldwin, J. T., Borovetz, H. S., Duncan, B. W., Gartner, M. J., Jarvik, R. K. ve Weiss, W. J., 2011, The national heart, lung, and blood institute pediatric circulatory support program: a summary of the 5-year experience, Circulation, 123 (11), 1233-1240.

Fluent, A., 2017, 18.0 ANSYS Fluent theory guide 18.0, Ansys Inc.

Fürst, J., Straka, P., Příhoda, J. ve Šimurda, D., 2013, Comparison of several models of the laminar/turbulent transition, EPJ Web of Conferences, 01032.

Kafagy, D. H., Dwyer, T. W., McKenna, K. L., Mulles, J. P., Chopski, S. G., Moskowitz, W. B. ve Throckmorton, A. L., 2015, Design of axial blood pumps for patients with dysfunctional fontan physiology: computational studies and performance testing, Artificial organs, 39 (1), 34-42.

Lu, P., Lai, H. ve Liu, J., 2001, A reevaluation and discussion on the threshold limit for hemolysis in a turbulent shear flow, Journal of Biomechanics, 34 (10), 1361-1364.

Reul, H. M. ve Akdis, M., 2000, Blood pumps for circulatory support, Perfusion, 15 (4), 295-311.

Schüle, C. Y., Thamsen, B., Blümel, B., Lommel, M., Karakaya, T., Paschereit, C. O., Affeld, K. ve Kertzscher, U., 2016, Experimental and numerical investigation of an axial rotary blood pump, Artificial organs, 40 (11).

Throckmorton, A. L., Untaroiu, A., Allaire, P. E., Wood, H. G., Lim, D. S., McCulloch, M. A. ve Olsen, D. B., 2007, Numerical design and experimental hydraulic testing of an axial flow ventricular assist device for infants and children, Asaio Journal, 53 (6), 754-761.

Throckmorton, A. L. ve Untaroiu, A., 2008, CFD analysis of a Mag-Lev ventricular assist device for infants and children: Fourth generation design, Asaio Journal, 54 (4), 423-431.

Walters, D. K. ve Leylek, J. H., 2004, A New Model for Boundary Layer Transition Using a Single-Point RANS Approach, Journal of Turbomachinery, 126 (1), 193-202.

Walters, D. K. ve Cokljat, D., 2008, A three-equation eddy-viscosity model for Reynolds-averaged Navier–Stokes simulations of transitional flow, Journal of fluids engineering, 130 (12), 121401.

Warnes, C. A., 2005, The adult with congenital heart disease: born to be bad?, Journal of the American College of Cardiology, 46 (1), 1-8.

Wu, J., Antaki, J. F., Verkaik, J., Snyder, S. ve Ricci, M., 2012, Computational fluid dynamics-based design optimization for an implantable miniature Maglev pediatric ventricular assist device, Journal of fluids engineering, 134 (4), 041101.

Wu, Z., Gottlieb, R., Burgreen, G., Holmes, J., Borzelleca, D., Kameneva, M., Griffith, B. ve Antaki, J., 2001, Investigation of fluid dynamics within a miniature mixed flow blood pump, Experiments in Fluids, 31 (6), 615-629.