Investigación de la interacción fluido-estructura en arterias bifurcadas estenosadas: dinámica del flujo y transferencia de calor conjugada
Autores: Razzaq, Mudassar; Anwar, Muhammad Adnan; Iqbal, Kaleem; Gurris, Marcel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación de la interacción fluido-estructura en arterias bifurcadas estenosadas: dinámica del flujo y transferencia de calor conjugada
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Ateroesclerosis
Estenosis
Arterias bifurcadas
Transferencia de calor
Paredes arteriales
Estrés de cizallamiento en la pared
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
La aterosclerosis, marcada por la formación elevada de placa, ocurre debido a la estenosis, que estrecha las paredes arteriales y altera el flujo natural. Investigaciones previas han demostrado que la probabilidad de estenosis de alto riesgo de ruptura puede estar relacionada con variaciones en la distribución de temperatura en arterias bifurcadas. En este estudio, empleamos un enfoque de elementos finitos monolítico Arbitrario Lagrangiano-Euleriano (ALE) para modelar la transferencia de calor en interacciones fluido-estructura dentro de arterias bifurcadas estenosadas, considerando la elasticidad de las paredes arteriales. Analizamos el flujo sanguíneo newtoniano incompresible e inestable en un régimen laminar bidimensional, centrándonos en factores clave como la velocidad, desplazamiento de las paredes, efectos de temperatura y el número de Nusselt promedio. Nuestros hallazgos revelan que bajo condiciones de entrada pulsátil, ocurren fluctuaciones de temperatura menores bajo condiciones específicas de contorno de flujo de forma de onda. Además, una mayor flexibilidad de las paredes arteriales mejora la transferencia de calor entre la sangre y las paredes del vaso, con las reflexiones del flujo contribuyendo aún más a este efecto. Por último, examinamos el esfuerzo cortante de pared (WSS) en sus valores mínimos y máximos, enfatizando el papel de la elasticidad arterial en influir en estas fuerzas.
Descripción
La aterosclerosis, marcada por la formación elevada de placa, ocurre debido a la estenosis, que estrecha las paredes arteriales y altera el flujo natural. Investigaciones previas han demostrado que la probabilidad de estenosis de alto riesgo de ruptura puede estar relacionada con variaciones en la distribución de temperatura en arterias bifurcadas. En este estudio, empleamos un enfoque de elementos finitos monolítico Arbitrario Lagrangiano-Euleriano (ALE) para modelar la transferencia de calor en interacciones fluido-estructura dentro de arterias bifurcadas estenosadas, considerando la elasticidad de las paredes arteriales. Analizamos el flujo sanguíneo newtoniano incompresible e inestable en un régimen laminar bidimensional, centrándonos en factores clave como la velocidad, desplazamiento de las paredes, efectos de temperatura y el número de Nusselt promedio. Nuestros hallazgos revelan que bajo condiciones de entrada pulsátil, ocurren fluctuaciones de temperatura menores bajo condiciones específicas de contorno de flujo de forma de onda. Además, una mayor flexibilidad de las paredes arteriales mejora la transferencia de calor entre la sangre y las paredes del vaso, con las reflexiones del flujo contribuyendo aún más a este efecto. Por último, examinamos el esfuerzo cortante de pared (WSS) en sus valores mínimos y máximos, enfatizando el papel de la elasticidad arterial en influir en estas fuerzas.