TÍTULO: Velocimetria Computacional por Imagens de Partículas versus análise numérica de escoamento em um Dispositivo de Assistência Ventricular

TITLE: Computational Velocimetry by Particle Imaging versus Numerical Analysis of Flow in a Ventricular Assist Device

autor/author(s): Hernandes, M.M.A., Drigo, E., Souza, L.F., Nishida, B.Y.T., Bock, E.G.P., Andrade, A. & Lopes Jr, G.B.

RESUMO: O Laboratório de Bioengenharia e Biomateriais (BIOENG) do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) trabalha no desenvolvimento de projetos de Dispositivos de Assistência Ventricular (DAV) e pesquisas relacionadas ao tema. O objetivo principal desses dispositivos é o tratamento de pacientes portadores de insuficiência cardíaca congestiva auxiliando o coração a bombear o sangue. A importância da análise do escoamento é essencial para o desenvolvimento do protótipo, evitando áreas de estagnação e turbulência que podem acarretar na formação de trombos e hemólise, respectivamente. O emprego de análises computacionais auxilia a otimização do projeto e desenvolvimento de DAVs e podem ser conferidos com resultados experimentais de estudo de velocidade através das imagens de partículas. O estudo de visualização de escoamento foi realizado utilizando um estroboscópio com laser verde com comprimento de onda de 540 nm e potência de 5000 mW, fotografado e analisado com o programa PIVLab. Os resultados foram utilizados para validação de simulações numéricas utilizando Método dos Elementos Finitos no Ansys Fluent. Os testes em computador e em bancada tiveram resultados semelhantes com velocidades máximas de 3,5 m/s validando o método experimental e os resultados em Ansys Fluent.

ABSTRACT: The Bioengineering and Biomaterials Laboratory (BIOENG) of the Federal Institute of Education, Science and Technology of São Paulo (IFSP) works on the development of Ventricular Assist Devices (VAD) projects and research related to the topic. The main goal of the portable devices of congestive heart failure is helping the heart to pump blood. The importance of flow analysis is essential for prototype development, avoiding areas of stagnation and turbulence that can lead to the formation of thrombi and hemolysis, respectively. The use of computational analysis helps the optimization of the design and development of VADs and can be obtained with experimental results of study of speed through the images of particles. The flow printing study was performed with a 540 nm green laser stroboscope with 5000 mW power, photographed and analyzed with the PivLab program. The results were compared with finite element simulations using Ansys Fluent. The tests in computer and in bench got similar results, with maximum speeds of 3.5 m/s, thus, validating the experiment in Ansys Fluent.

PALAVRAS-CHAVE: PIV Computacional, DAV, CFD, PIVLab.

 

KEYWORDS: Computational PIV, VAD, CFD, PIVLab.

CITAÇÃO / CITATION: Hernandes, M. et al. Velocimetria Computacional por Imagens de Partículas versus análise numérica de escoamento em um Dispositivo de Assistência Ventricular. The Academic Society Journal, 1(2) 93-99, 2017. DOI: doi.org/10.32640/tasj.2017.2.93.