Evaluación del riesgo de estrés extensional y hemólisis basada en CFD en las configuraciones de boquillas de referencia de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE. UU. (FDA)
Autores: Avc, Mesude
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación del riesgo de estrés extensional y hemólisis basada en CFD en las configuraciones de boquillas de referencia de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE. UU. (FDA)
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Hemólisis
Glóbulos rojos
Boquilla de la FDA
Tensión extensional
Modelado turbulento
Modelos de ley de potencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La hemólisis, o la descomposición de los glóbulos rojos, observada en dispositivos médicos ha sido una preocupación significativa durante muchos años, particularmente cuando se considera el estrés mecánico sobre las células. Este estudio se centra en evaluar las tensiones extensionales en dos configuraciones de la boquilla de la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA): los modelos de Cono Gradual (GC) y Contracción Súbita (SC). Las geometrías de la boquilla se crearon como modelos 3D utilizando Ansys Fluent 18.2 y su software de preprocesamiento ICEM CFD. La malla se construyó con elementos hexaédricos con topologías de malla O. Se observaron los efectos de las condiciones de flujo variables modelando cinco casos experimentales de las boquillas de la FDA, incluyendo números de Reynolds en la garganta de 500, 2000, 3500, 5000 y 6500. Se examinaron los potenciales de hemólisis de las configuraciones de la boquilla de la FDA analizando los dominios completos. Se utilizó modelado turbulento aplicando el modelo de transporte de tensión cortante k- (SST k-). Se observó un umbral de 2.8 Pa para el estrés extensional. Además, se aplicaron los modelos de ley de potencia más comúnmente utilizados a la boquilla de la FDA para ver el efecto del estrés extensional en los modelos de ley de potencia. Los modelos de ley de potencia de Zhang dieron el menor error estándar, mientras que el modelo de Giersiepen dio el mayor error en las predicciones de hemólisis.
Descripción
La hemólisis, o la descomposición de los glóbulos rojos, observada en dispositivos médicos ha sido una preocupación significativa durante muchos años, particularmente cuando se considera el estrés mecánico sobre las células. Este estudio se centra en evaluar las tensiones extensionales en dos configuraciones de la boquilla de la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA): los modelos de Cono Gradual (GC) y Contracción Súbita (SC). Las geometrías de la boquilla se crearon como modelos 3D utilizando Ansys Fluent 18.2 y su software de preprocesamiento ICEM CFD. La malla se construyó con elementos hexaédricos con topologías de malla O. Se observaron los efectos de las condiciones de flujo variables modelando cinco casos experimentales de las boquillas de la FDA, incluyendo números de Reynolds en la garganta de 500, 2000, 3500, 5000 y 6500. Se examinaron los potenciales de hemólisis de las configuraciones de la boquilla de la FDA analizando los dominios completos. Se utilizó modelado turbulento aplicando el modelo de transporte de tensión cortante k- (SST k-). Se observó un umbral de 2.8 Pa para el estrés extensional. Además, se aplicaron los modelos de ley de potencia más comúnmente utilizados a la boquilla de la FDA para ver el efecto del estrés extensional en los modelos de ley de potencia. Los modelos de ley de potencia de Zhang dieron el menor error estándar, mientras que el modelo de Giersiepen dio el mayor error en las predicciones de hemólisis.