Медицинская Техника / Медицинская техника №2, 2019 / с. 1-4

Экспериментальная валидация численной модели осевого насоса вспомогательного кровообращения

А.М. Гуськов, Ф.Д. Сорокин, Е.П. Банин, А.Е. Крупнин, С.В. Скорюков

Аннотация

Настоящее исследование продолжает систематическое изложение темы проектирования осевого насоса вспомогательного кровообращения с ротором на магнитных подшипниках. Работа посвящена экспериментальной валидации численной модели течения в проточной части осевого насоса. В исследовании внимание уделяется компоновке экспериментального стенда, организации эксперимента и моделированию течения крови в проточной части насоса методами вычислительной гидродинамики. В качестве рабочей жидкости используется дистиллированная вода. Полученные в ходе эксперимента расходно-напорные характеристики сопоставлены с результатами математического моделирования. В итоге получено приемлемое соответствие результатов, что позволяет в дальнейшем использовать математическую модель для имитации работы насоса и дальнейшей оптимизации основных узлов конструкции.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Александр Михайлович Гуськов, д-р тех. наук, профессор, кафедра «Прикладная механика», ФГБОУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», ФГБУН «Институт машиноведения им. А.А. Благонравова» РАН,

Федор Дмитриевич Сорокин, д-р тех. наук, профессор, кафедра «Прикладная механика», ФГБОУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»,

Евгений Петрович Банин, инженер-исследователь, НИЦ «Курчатовский институт»,

Артур Евгеньевич Крупнин, инженер-исследователь, НИЦ «Курчатовский институт», ассистент, кафедра «Прикладная механика», ФГБОУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»,

Станислав Владимирович Скорюков, аспирант, кафедра «Прикладная механика», ФГБОУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», г. Москва,

e-mail: artkrupnin@gmail.com

Список литературы

1. Авербух В.М. Шестой технологический уклад и перспективы России (краткий обзор) // Наука. Инновации. Технологии. 2010. № 71. С. 159-166.

2. Kirklin J.K. et al. Eighth annual INTERMACS report: Special focus on framing the impact of adverse events // The Journal of Heart and Lung Transplantation. 2017. Vol. 36. № 10. PP. 1080-1086.

3. Денисов М.В. и др. Разработка медико-технических требований и моделирование расходно-напорных характеристик педиатрического роторного насоса крови «Спутник» // Медицинская техника. 2016. № 5. С. 5-8.

4. Готье С.В. и др. Первый опыт клинического применения отечественного аппарата вспомогательного кровообращения на базе имплантируемого осевого насоса для двухэтапной трансплантации сердца // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2014. Т. 15. № 3. С. 92-101.

5. Иткин Г.П., Сысоев А.А., Жданов А.В. Разработка осевого насоса для двухэтапной трансплантации сердца у детей // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2015. Т. 17. № 2. С. 85-89.

6. Телышев Д.В., Денисов М.В., Селищев С.В. Влияние геометрии ротора на расходно-напорные характеристики имплантируемого педиатрического насоса крови «Спутник» // Медицинская техника. 2016. № 6. С. 44-49.

7. Selishchev S.V., Telyshev D.V. Optimisation of the Sputnik- VAD design // Int. J. Artif. Organs. 2016. Vol. 39. № 8. PP. 407-414.

8. Denisov M.V. et al. Development of medical and technical requirements and simulation of the flow–pressure characteristics of the Sputnik pediatric rotary blood pump // Biomedical Engineering. 2017. Vol. 50. № 5. PP. 296-299.

9. Морозов В.В., Жданов А.В., Беляев Л.В. Применение компьютерного моделирования при разработке педиатрических систем вспомогательного кровообращения // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2016. Т. 18. № S. С. 168-168.

10. Морозов В.В. и др. Имплантируемая система вспомогательного кровообращения на базе мехатронных модулей / Монография. – Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2006. 134 с.

11. Gouskov A.M. et al. Assessment of hemolysis in a ventricular assist axial flow blood pump // Biomedical Engineering. 2016. Vol. 50. № 4. PP. 233-236.

12. Gouskov A.M. et al. Minimization of Hemolysis and Improvement of the Hydrodynamic Efficiency of a Circulatory Support Pump by Optimizing the Pump Flowpath // Biomedical Engineering. 2017. Vol. 51. № 4. PP. 229-233.

13. Versteeg H.K., Malalasekera W. An introduction to computational fluid dynamics: The finite volume method. – Pearson Education, 2007.

14. Su B. et al. Evaluation of the impeller shroud performance of an axial flow ventricular assist device using computational fluid dynamics // Artificial Organs. 2010. Vol. 34. № 9. PP. 745-759.

15. CFX A. Solver Theory Guide. – Ansys Inc., Canonsburg, PA. 2011.

16. Throckmorton A.L. et al. Computational analysis of an axial flow pediatric ventricular assist device // Artificial Organs. 2004. Vol. 28. № 10. PP. 881-891.

17. Apel J., Neudel F., Reul H. Computational fluid dynamics and experimental validation of a microaxial blood pump // ASAIO Journal. 2001. Vol. 47. № 5. PP. 552-558.

18. Wu J. et al. Computational fluid dynamics analysis of blade tip clearances on hemodynamic performance and blood damage in a centrifugal ventricular assist device // Artificial Organs. 2010. Vol. 34. № 5. PP. 402-411.

19. Zhang Y. et al. Design optimization of an axial blood pump with computational fluid dynamics // ASAIO Journal. 2008. Vol. 54. № 2. PP. 150-155.

20. Untaroiu A. et al. Computational design and experimental testing of a novel axial flow LVAD // ASAIO Journal. 2005. Vol. 51. № 6. PP. 702-710.