Esfuerzos de Reynolds y hemólisis en flujo turbulento examinados mediante análisis de umbral
Autores: Ozturk, Mesude; O"Rear, Edgar A.; Papavassiliou, Dimitrios V.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2016
Acceso abierto
Artículo científico
2016
Esfuerzos de Reynolds y hemólisis en flujo turbulento examinados mediante análisis de umbral
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Modelos de ley de potencia
Predicción de hemólisis
Tensiones de Reynolds
Tensiones viscosas
Método computacional
Turbulencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El uso de modelos de ley de potencia derivados del flujo laminar para predecir la hemólisis con turbulencia sigue siendo problemático. Se han simulado flujos en un viscosímetro de Couette y un tubo capilar para investigar varias combinaciones de modelos de ley de potencia de tensiones de Reynolds y/o viscosas para la predicción de hemólisis. Un método computacional basado en volúmenes finitos proporcionó tensiones de Reynolds y viscosas para que se pudieran evaluar los efectos de las tensiones de Reynolds promediadas por área y tiempo, así como la cizallamiento total, viscoso y de pared en la predicción de hemólisis. Los cálculos de flujo se realizaron utilizando modelos de turbulencia promediados por Reynolds (k- y k- SST) para simular cuatro condiciones experimentales diferentes en un tubo capilar y siete condiciones experimentales en un viscosímetro de Couette tomadas de la literatura. Los modelos de ley de potencia se compararon calculando errores estándar entre los valores de hemólisis medidos y los derivados de los modelos de ley de potencia con datos de las simulaciones. Además, se estudió la idoneidad de las tensiones de Reynolds y viscosas mediante un análisis de umbral. Los resultados mostraron que no había evidencia de un valor umbral para la hemólisis en términos de tensiones de Reynolds y viscosas. Por lo tanto, las tensiones de Reynolds y viscosas no son buenos predictores de hemólisis. De los modelos de ley de potencia, el modelo de ley de potencia de Zhang (Artificial Organs, 2011, 35, 1180-1186) da el error más bajo en general para el índice de hemólisis y la tensión de Reynolds (0.05570), mientras que el modelo de Giersiepen (The International journal of Artificial Organs, 1990, 13, 300-306) produce el más alto (6.6658), y se encuentran errores intermedios mediante el uso del modelo de Heuser (Biorheology, 1980, 17, 17-24) (0.3861) y el modelo de Fraser (Journal of Biomechanical Engineering, 2012, 134, 081002) (0.3947).
Descripción
El uso de modelos de ley de potencia derivados del flujo laminar para predecir la hemólisis con turbulencia sigue siendo problemático. Se han simulado flujos en un viscosímetro de Couette y un tubo capilar para investigar varias combinaciones de modelos de ley de potencia de tensiones de Reynolds y/o viscosas para la predicción de hemólisis. Un método computacional basado en volúmenes finitos proporcionó tensiones de Reynolds y viscosas para que se pudieran evaluar los efectos de las tensiones de Reynolds promediadas por área y tiempo, así como la cizallamiento total, viscoso y de pared en la predicción de hemólisis. Los cálculos de flujo se realizaron utilizando modelos de turbulencia promediados por Reynolds (k- y k- SST) para simular cuatro condiciones experimentales diferentes en un tubo capilar y siete condiciones experimentales en un viscosímetro de Couette tomadas de la literatura. Los modelos de ley de potencia se compararon calculando errores estándar entre los valores de hemólisis medidos y los derivados de los modelos de ley de potencia con datos de las simulaciones. Además, se estudió la idoneidad de las tensiones de Reynolds y viscosas mediante un análisis de umbral. Los resultados mostraron que no había evidencia de un valor umbral para la hemólisis en términos de tensiones de Reynolds y viscosas. Por lo tanto, las tensiones de Reynolds y viscosas no son buenos predictores de hemólisis. De los modelos de ley de potencia, el modelo de ley de potencia de Zhang (Artificial Organs, 2011, 35, 1180-1186) da el error más bajo en general para el índice de hemólisis y la tensión de Reynolds (0.05570), mientras que el modelo de Giersiepen (The International journal of Artificial Organs, 1990, 13, 300-306) produce el más alto (6.6658), y se encuentran errores intermedios mediante el uso del modelo de Heuser (Biorheology, 1980, 17, 17-24) (0.3861) y el modelo de Fraser (Journal of Biomechanical Engineering, 2012, 134, 081002) (0.3947).