Topology optimization method applied to ventricular assis device impeller and volute design (2019)
- Authors:
- Autor USP: SÁ, LUÍS FERNANDO NOGUEIRA DE - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMR
- Subjects: MÉTODOS TOPOLÓGICOS; DINÂMICA DOS FLUÍDOS; BOMBAS CENTRÍFUGAS; BIOENGENHARIA; HEMODINÂMICA
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Dispositivos de auxílio ventricular (DAV) são essencialmente bombas de pequena escala que auxiliam o bombeamento de sangue. O projeto de DAVs tem como principal requisito baixa tensão de cisalhamento a fim de evitar a destruição de hemácias. As topologias do rotor e voluta dessas bombas influenciam diretamente a condição do escoamento e consequentemente a tensão de cisalhamento. Este trabalho visa o otimizar o rotor e a voluta de um DAV radial, baseando-se no método de otimização topológica. A solução das equações constitutivas é feita utilizando-se o método de elementos finitos para a modelagem do escoamento de sangue, em um referencial rotativo no caso do rotor, e fixo no caso da voluta. O escoamento foi modelado com base no escoamento fluido em meio poroso utilizando a equação de Brinkman; além disso é considerado escoamento turbulento utilizando-se o modelo de Spalart-Allmaras. A função objetivo considerada é a minimização da energia de dissipação viscosa, visando-se, indiretamente, a redução da taxa de hemólise. A implementação dos algoritmos é realizada utilizando-se o ambiente FEniCS em conjunto com as bibliotecas do dolfin-adjoint e pyIpopt. As topologias otimizadas foram construídas utilizando-se impressão 3D. Os protótipos foram testados com água e os resultados utilizados para calibrar um modelo computacional 3D de um DAV completo. Por fim, o modelo foi simulado com sangue operando a 5 l/min e 100mmHg, e comparado com um rotor de pás retas, observando-se uma redução de 20% no valor de dissipação viscosa.
- Imprenta:
- Data da defesa: 24.10.2019
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ABNT
SÁ, Luís Fernando Nogueira de. Topology optimization method applied to ventricular assis device impeller and volute design. 2019. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2019. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-06022020-110012/. Acesso em: 27 dez. 2025. -
APA
Sá, L. F. N. de. (2019). Topology optimization method applied to ventricular assis device impeller and volute design (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-06022020-110012/ -
NLM
Sá LFN de. Topology optimization method applied to ventricular assis device impeller and volute design [Internet]. 2019 ;[citado 2025 dez. 27 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-06022020-110012/ -
Vancouver
Sá LFN de. Topology optimization method applied to ventricular assis device impeller and volute design [Internet]. 2019 ;[citado 2025 dez. 27 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-06022020-110012/ - Topology optimization method applied to laminar flow machine rotor design
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