Computational Fluid Dynamics Investigation of a Centrifugal Blood Pump

Abstract

In the development of a ventricular assist device, computational fluid dynamics (CFD) analysis is an efficient tool to obtain the best design before making the final prototype. In this study, different designs of a centrifugal blood pump were developed to investigate flow characteristics and performance. This study assumed the blood flow as being an incompressible homogeneous Newtonian fluid. A constant velocity was applied at the inlet; no slip boundary conditions were applied at device wall; and pressure boundary conditions were applied at the outlet. The CFD code used in this work was based on the finite volume method. In the future, the results of CFD analysis can be compared with flow visualization and hemolysis tests.

Sistema de controle para diagnóstico e tratamento de falhas em dispositivos de assistência ventricular.

“…Projeto Temático "SISTEMAS PROPULSORES ELETROMAGNÉTICOS IMPLANTÁVEIS PARA DISPOSITIVOS DE ASSISTÊNCIA CIRCULATÓRIA SANGUINEA UNI E BI VENTRICULAR OU CORAÇÃO ARTIFICIAL" financiado pela FAPESP (2007)(2008)(2009)(2010)(2011)(2012) (LEGENDRE et al, 2008) com mancal magnético (HORIKAWA et al, 2008) para terapia de destino e totalmente implantada. Neste sentido, observou-se a necessidade de aperfeiçoamento do controle do dispositico, assim como, sua automatização com o intuito de aprimorar o desempenho do dispositivo.…”

Análise computacional de esforços hemodinâmicos em aneurisma de aorta abdominal infra-renal antes e após a instalação de endopróteses.

“…Recentemente, muitos estudos tem usado a análise computacional para verificar estruturas biológicas ou fenômenos que acontecem dentro do corpo humano (Bachmann et al, 2000, Barbosa, 1996, Bessa, 2008, Legendre, 2009, Legendre et al, 2006, Noronha et al, 2007e Ortiz et al, 2007. Estudos citam também a hipótese de que o sangue é um fluido incompressível (Bertelli et al, 2008, Raghavan, 2000, simplificando o problema e as equações envolvidas e também o modelo do fluido.…”

“…A massa específica do sangue e a viscosidade do sangue são adotadas no estudo como sendo, respectivamente, 1056 kg/m³ e 3,5 mPa s (Legendre et al, 2006), estando assim, numa condição fisiológica. Para as simulações, foi usado um time-step de 0,02 segundo, para que se obtenha a convergência dos dados, com os critérios anteriormente descritos.…”

Modelagem matemática da fluidodinâmica não-newtoniana e bifásica simplificada da hemólise induzida mecanicamente em sistemas de bombeamento centrífugo de sangue

“…Por sua vez, modelos computacionais podem ajudar na análise de relações entre alterações de projeto e as mudanças de desempenho. Contudo, não se trata de substituição deste tipo de testes, pois muitas condições fisiológicas reais não são possíveis de serem avaliadas em ambientes de simulação, além de que um modelo numérico-computacional deve ser validado a partir de um modelo físico ou condições reais (Legendre et al, 2003), (Bock et al, 2008), (Legendre et al, 2008a), (Legendre et al, 2008b), (Legendre, 2009), .…”

“…Há também alguns estudos sobre a distribuição da tensão de cisalhamento em diferentes regiões das bombas, particularmente para a análise de projetos ou implementação de melhorias (Untaroiu et al, 2005), (Kido et al, 2006), (Legendre et al, 2008a), , . Tradicionalmente, dispositivos de assistência circulatória têm sido concebidos a partir de fundamentos da mecânica dos fluidos sob a abordagem do modelo newtoniano para fluidos.…”