مدل سازی انتقال جرم و بررسی رفتار جریانی در غشاهای توخالی دستگاه ریه مصنوعی

دستگاه های ریه مصنوعی بهطور گستردهای در عمل جراحی باز مورد استفاده قرار میگیرند. در دستگاه ریه مصنوعی عملیات انتقال جرم بین دو فاز خون و گاز که توسط غشاهای توخالی نیمه تراوا از هم جدا شده اند، انجام می گیرد. مدل سازی انتقال جرم در این غشاهای توخالی برای پیش- بینی بازدهی انتقال گاز در جهت بهبود کارایی دستگاه های ریه مصنوعیضروری می باشد. رویکردهای اخیر در مدل سازی جریان خون و انتقال گاز در غشاهای توخالی را میتوان به دودسته شبه همگن و ناهمگن تقسیم نمود. مقاله حاضر شبیه سازی کمی و کیفی انتقال جرم، رفتار جریان خون، تاثیر آرایش غشاهای توخالی برروی میزان انتقال اکسیژن و دی اکسیدکربن و همچنین رفتار ترمودینامیکی خون برای دو آرایش مربعی ومثلثی را ارایه می دهد. در این مطالعه همچنین رفتار جریان خون با در نظرگرفتن دو مدل جریان ویسکوز نیوتنی و پاورلا مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان نیز اثر ویسکوزیته خون و جدایش جریان را بر روی میزان انتقال جرم در غشاهای توخالی نشان داده ایم. برای شبیه سازی از نرمافزار کامسول استفاده نموده ایم که از روش حل عددی المان محدودبهره می گیرد. نتایج نشان می دهند که جریان ویسکوز نیوتنی دارای بازدهی بیشتری نسبت به مدل پاورلا می یاشد. با در نظرگرفتن این واقعیت که وجود آشفتگی در جریان امکان لخته شدن پلاکت ها را در پی دارد، به دلیل اینکه در مدل پاورلا هیچگونه جدایش جریان و آشفتگی حتی در سرعت های بالا مشاهده نشده است، این مدل از مزیت نسبی به مدل نیوتنی برخوردار می باشد.

Keywords:

اکسیژناتور , کامسول , مدل سازی , فیبرهای غشایی