بررسی عددی جریان عبوری و انتقال جرم از دو استوانه به عنوان مدلی از ریه مصنوعی

طراحی بهینه ریه مصنوعی بهعنوان پلی به سمت پیوند ریه از اهمیت بالایی برخوردار است. بدین منظور، باید چندین پارامتر از جمله بازده تبادل گاز، بهینه شوند. دراین پژوهش، با هدف مطالعه عوامل موثر در بهبود تبادل گاز، جریان حول دو استوانه، بهعنوان مدلی از ریه مصنوعی، به روش اجزای محدود، مبتنی بر متد گلرکین، بررسی عددی شده است. سه نوع آرایش هندسی برای فیبرها در نظر گرفته شد و تاثیر تغییر عدد رینولدز از 0/5 تا 10 مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین مدل غیرنیوتنی قانون توان برای خون به کار برده شد تا تاثیر نیوتنی یا غیرنیوتنی بودن سیال در تبادل گاز بررسی گردد. مشاهده شد که میزان غلظت متوسط اکسیژن در هر دو سیال مورد بررسی یک روند را در طول زمان طی می کند. علاوه بر این، بیشترین تبادل گاز، در آرایش مجانب با زاویه 90 درجه دیده شد و پس از آن، آرایش نامرتب بیشینه بازده را داشت. همچنین در جریان ضربانی، تشکیل گردابه ها در رینولدز پایین مشاهده شد. با مقایسه میزان متوسط غلظت اکسیژن در جریان ضربانی و پایا، نتیجه گرفته شد که جریان خروجی از بطن راست که وارد ریه مصنوعی میشود، پیش از ورود به دستگاه باید میرا گردد تا تبادل گاز بهینه شود.

Keywords:

ریه مصنوعی , جریان ضربانی , گردابه , تبادل گاز , دینامیک سیالات محاسباتی