Flow analysis in centrifugal pump

• Autorzy: Altyntsev I. , Korczak A. , Synowiec T. , Bujok W. , Darłak M. , Kustosz R.

Warianty tytułu

PL

Analiza przepływu w pompie odśrodkowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes numerical and experimental study of centrifugal pump developed to assist left ventricle of the human heart. Usage of the modern computer software provides wide possibilities of studying complicated flow processes and visualization of the obtained results. The numerical pump model, based on theoretical study, was developed in Solid Edge. The mesh of the pump flow tract for numerical calculation was made in CFX-Mesh and ICEM CFD. The numerical calculations of the steady fluid flow in the centrifugal pump were performed to define the characteristics of the pump operating parameters at various flow rates. The construction of centrifugal pump flow tract was analyzed using Computational Fluid Dynamics (CFD) methods. Modifications of the geometry of flow tract were madę by pump's constructors. Changes concerned the pump flow analyses obtained from the numerical calculations. Dangerous areas in the flow, where the level of the shear stress achieved the maximal values, were defined. The character of the fluid flow in different parts of the pump was investigated. To perform the experimental validation of pump characteristics a laboratory stand was made. A series of measurements was performed to obtain pump performance characteristics. A comparison of the numerical calculation results and experimental measurements has shown differences between achieved results.

PL

W artykule przedstawiono numeryczne i eksperymentalne badania pompy odśrodkowej do wspomagania lewej komory serca człowieka. Korzystanie z nowoczesnych programów komputerowych oferuje szerokie możliwości w zakresie badań skomplikowanego procesu przepływu i wizualizacji uzyskanych wyników. Model numeryczny pompy, zbudowany na podstawie badań teoretycznych, został skonstruowany w programie Solid Edge. Siatka części przepływowej pompy dla obliczeń numerycznych została zbudowana w programach CFX-Mesh i ICEM CFD. Przeanalizowano konstrukcję pompy odśrodkowej wykorzystu­jąc metody obliczeniowej dynamiki płynów (CFD). Przeprowadzono numeryczne obliczenia ustalonego przepływu w pompie odśrodkowej, celem określenia charakterystyki parametrów pracy przy różnych parametrach przepływu. Zostały wykonane zmiany geometrii kanału przepływowego przez konstruktorów. Są one oparte na wynikach analizy przepływu w pompie, uzyskanych przy pomocy obliczeń numerycznych. Zdefiniowano niebezpieczne strefy w strumieniu, gdzie poziom naprężeń ścinających osiąga maksymalne wartości. Zbadano charakter przepływu cieczy w różnych elementach pompy. Celem otrzymania eksperymentalnych charakterystyk pompy, stworzono stanowisko laboratoryjne, na którym przeprowadzono serie pomiarów. Porównanie rezultatów obliczeń numerycznych i pomiarów eksperymentalnych pokazuje, że istnieje różnica między wynikami.

Słowa kluczowe

EN

centrifugal pump; left ventricular assist device; numerical calculation; CFD

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, No. 1
• Strony: 196--201
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Altyntsev I.

autor

Korczak A.

autor

Synowiec T.

autor

Bujok W.

autor

Darłak M.

autor

Kustosz R.

• Artificial Heart Laboratory, Foundation of Cardiac Surgery Development, Zabrze, Poland Faculty of Energy And Environmental Engineering, Silesian University of Technology, Gliwice, Poland,

Bibliografia

• Kido, K., Hoshi, H., Watanabe, N., Kataoka, H., Ochuchi, K, Asama, J., Shinishi, T., Yoshikawa, M., Takatani, S., 2006, Computational Fluid Dynamics Analysis of the Pediatric Tiny Centrifugal Blood Pump (Tiny Pump), Artif Organs, 30 (5), 392-399.
• Korczak, A., Kustosz, R., Bujok, W. Synowiec, T. Altyntsev, E., Pompa odśrodkowa jednostrumieniowa. Zgłoszenie patentowe nr P.390781 zgłoszono 2010-03-22 (in Polish)
• Nose, Y., Yokishawa, M., Murabayashi, S., Takano, T., 2000, Development of Rotary blood Pump technology: Past, Present, Future, Artif Organs, 24(6), 412-420.
• Reul, H. M. and Akdis, M., 2000, Blood pumps for circulatory support, Perfusion, 15, 295-311.
• Song, X., Wood, H. G., Day, S. W., Olsen, D. B., 2003, Studies of Turbulence Models in a Computational Fluid Dynamics Model of a Blood Pump, Artif Organs, 27 (10), 935-937.
• Tang, D.G., Oyer, P.E., Mallidi, H.R., 2009, Ventricular Assist Devices: History, Patient Selection, and Timing of Therapy, J of Cardiovasc Trans Res, 2, 159-167.
• White, D., 2008, CFD Analysis of the HeartWare® VAS Blood Pump, Proc. Conf. International ANSYS Conference: Inspiring Engineering, Pittsburgh, Pennsylvania, USA.