YENİ BİR YÜKSEK HIZLI KALP DESTEK POMPASININ SAYISAL VE DENEYSEL ANALİZİ

Hasan ÇINAR; Rafet YAPICI

Makale detayları

YENİ BİR YÜKSEK HIZLI KALP DESTEK POMPASININ SAYISAL VE DENEYSEL ANALİZİ

Yazarlar:

Hasan ÇINAR | Rafet YAPICI

Yayıncı:

Konya Teknik University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Selcuk University Journal of Engineering, Science and Technology 2018 Vol.6 Issue 1, pp.38-54

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

2/2018

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2000540614

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2667-8055

Özet:

 


Left Ventricular assist devices are used in patients with heart failure. There are three types of rotodynamic blood pumps: centrifugal, axial and mixed flow. Axial flow blood pumps have high speed but they have small diameter pumps.

In this study, Pump characteristics were determined with the Computational Fluid Dynamics (CFD) software of a designed mixed-flow (semi-axial) blood pump and pump characteristics were experimentally verified. For the design point of the pump, 10000 rpm rotation speed, 5 L/min flow rate and 100 mm-Hg pressure difference values were selected. Pump design and solid modeling programs were used in the design of the pump impeller and diffuser. The pump having a solid model according to design data specified was analyzed with the ANSYS Fluent and verification of the initial design values was made. Depending on the flow rate, the pressure difference, torque, wall shear stress and yield were calculated by CFD. In addition, the pump performance was determined by CFD software separately for the case where the pump is driven by the shaft, the suction line and the discharge line. After optimization study with CFD, the final solid models of the impeller and the diffuser were generated. The prototypes of these two elements were produced by laser sintering technology. The pump casing was made from aluminum material at the CNC vertical machining center. The experimental performance of the prototype pump was determined by water and volume of 40% glycerin-60% water at the rotational speed providing design and design pressure difference. Flow-pressure difference curves were constituted using CFD and experimental outputs for water. It has been determined that the initial design value of the design point is less than 8 torr. According to CFD outputs; the presence of the shaft that drives the pump impeller on the suction line or the discharge line has no effect on the pressure difference and the flow line.

.

 


Sol ventriküler destek cihazları kalp yetmezliğine sahip hastalarda kullanılmaktadır. Rotodinamik kan pompalarının santrifüj, eksenel ve karışık akışlı olmak üzere üç tipi vardır. Eksenel akışlı kan pompaları yüksek hızlı fakat küçük çaplı pompalardır.

Bu çalışmada, tasarlanan karışık akışlı (yarı eksenel) bir kan pompasının Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yazılımıyla pompa karakteristiklerinin belirlenmesi ve bu karakteristiklerin deneysel olarak doğrulaması yapıldı. Pompanın tasarım noktası için 10000 dev/dak dönme hızı, 5 L/dak debi ve 100 mm-Hg basınç farkı değerleri seçildi. Pompa çarkı ve difüzörünün tasarımında pompa tasarım ve katı modelleme programları kullanıldı. Belirtilen tasarım verilerine göre katı modeli oluşturulan pompanın ANSYS Fluent programı ile simülasyonu yapıldı ve ilk tasarım değerlerinin sağlaması yapıldı. Debiye bağlı olarak basınç farkı, tork, cidar kayma gerilmesi ve hidrolik verim HAD yoluyla hesaplandı. Ayrıca bu çalışmada pompa çarkını tahrik eden milin, emme hattında ve basma hattında olduğu durumlar için ayrı ayrı HAD yazılımı ile pompa performansı belirlendi. HAD ile optimizasyon çalışmalarından sonra çarkın ve difüzörün nihai katı modelleri oluşturuldu. Bu iki elemanın prototipi, lazer sinterleme teknolojisi ile üretildi. Pompa gövdesi alüminyum malzemeden CNC dik işlem merkezinde imal edildi. Prototip pompanın deneysel performansı, tasarım ve tasarım basınç farkını sağlayan dönme hızında, su ve hacimce %40 gliserin- %60 su kullanılarak belirlendi. Su için HAD ve deney sonuçları kullanılarak debi-basınç farkı eğrileri oluşturuldu ve tasarım noktasında başlangıç tasarım değerinden 8 torr eksik basınç verdiği belirlendi. HAD sonuçlarına göre; pompa çarkını tahrik eden milin emme hattında veya basma hattında olmasının basınç farkına ve akış çizgilerine etkisi olmadığı görüldü.

.

Makale detayları

YENİ BİR YÜKSEK HIZLI KALP DESTEK POMPASININ SAYISAL VE DENEYSEL ANALİZİ

Yazarlar: Hasan ÇINAR | Rafet YAPICI

Yayıncı: Konya Teknik University

Ana Başlıklar: Uygulamalı fizik

Dergi: Selcuk University Journal of Engineering, Science and Technology 2018 Vol.6 Issue 1, pp.38-54

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 2/2018

Belge Dili: Türkçe

Document ID (Org No.): 2000540614

Sıklık: Üç Aylık

eISSN: 2667-8055

Sayı

Yazarlar:

Hasan ÇINAR | Rafet YAPICI

Yayıncı:

Konya Teknik University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Selcuk University Journal of Engineering, Science and Technology 2018 Vol.6 Issue 1, pp.38-54

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

2/2018

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2000540614

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2667-8055