It is known that examining turbulence effects on medical devices has an important effect in design and optimization of blood-contacting devices. CFD has been commonly used on prosthetic heart valves, stents, and Ventricular Assist Devices (VADs) in both the design process and also on hemodynamics of the flow characteristics. In this study, flows in the FDA nozzle were modeled to examine Reynolds stresses in the whole domain. The flow behavior was determined by applying the Reynolds-Averaged Navier-Stokes model of turbulence (k-ω SST) to simulate five distinctive experimental cases in the nozzle taken from the literature. The Reynolds stress frequencies are determined for the five different experimental conditions. Results showed that the highest velocity case (corresponding throat Reynolds number of 6500) has much higher Reynolds stresses with a high number of frequencies. However, the lowest velocity case has very small Reynolds numbers in a very high frequency. When different parts of the nozzle were examined, the Reynolds stress values showed more fluctuations for the higher velocities and more regular profiles for the lower velocity cases.
Computational Fluid Dynamics Hemolysis Artificial organs Ventricular assist devices Turbulence Reynolds stresses
Tıbbi cihazlar üzerindeki türbülans etkilerinin incelenmesinin, kanla temas eden cihazların tasarımında ve optimizasyonunda önemli bir etkiye sahip olduğu bilinmektedir. Hesaplamalı Akışkanlar Mekaniği (HAD), protez kalp kapakçıkları, stentler ve Ventriküler Destek Cihazları (VAD) üzerinde hem tasarım sürecinde hem de akış karakteristiklerinin hemodinamiği üzerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, The U.S. Food and Administration (FDA) nozulundaki akışlar modellenerek tüm etki alanındaki Reynolds gerilmeleri incelenmiştir. Akış davranışı, literatürden alınan nozüldeki beş farklı deneysel vakayı simüle etmek için Reynolds Ortalamalı Navier-Stokes türbülans modeli (k-ω SST) uygulanarak belirlenmiştir. Beş farklı deneysel durum için Reynolds gerilme frekansları belirlenmiştir. Sonuçlar, en yüksek hız durumunun (6500, boğaz Reynolds sayısına karşılık gelir) yüksek frekans sayısı ile çok daha yüksek Reynols gerilmelerine sahip olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, en düşük hız durumu çok yüksek frekanslarda çok küçük Reynolds sayılarına sahiptir. Nozulun farklı kısımları incelendiğinde, Reynolds gerilme değerleri yüksek hızlar için daha fazla dalgalanma gösterirken, düşük hız durumları için daha düzenli profiller göstermektedir.
Hesaplamalı akışkanlar dinamiği Hemoliz Yapay organlar Yardımcı destek cihazları Reynolds gerilmeleri Turbulans
Birincil Dil | İngilizce |
---|---|
Konular | Kimya Mühendisliği (Diğer) |
Bölüm | Araştırma Makaleleri |
Yazarlar | |
Erken Görünüm Tarihi | 5 Temmuz 2024 |
Yayımlanma Tarihi | 15 Temmuz 2024 |
Gönderilme Tarihi | 5 Nisan 2024 |
Kabul Tarihi | 31 Mayıs 2024 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2024 |