Análise numérica em um modelo de aneurisma na bifurcação da aorta abdominal

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Carvalho, Jeane Batista de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Spalart- Allmaras e k-ε RNG; Carreau e Casson; Aneurysm; Bifurcation in the abdominal aorta; Hemodynamics; Bioengineering; Volumes element method; Aneurisma; Bifurcação na aorta abdominal; Hemodinâmica; Bioengenharia; Método dos volumes finitos
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/234374

O Aneurisma de Aorta Abdominal (AAA) é uma dilatação local e permanente da parede arterial resultante do enfraquecimento dessa parede que pode acarretar o rompimento do vaso e, consequentemente, a possível morte do indivíduo. Vários fatores mecânicos e hemodinâmicos podem ser importantes e têm encadeamento no desenvolvimento do aneurisma, na posição infrarrenal. A complexidade no estudo deste assunto envolve a identificação do tipo de escoamento, a composição do fluido e a estrutura da parede arterial. A combinação das análises numéricas e experimentais aprimora a precisão dos resultados, pois os resultados teóricos e experimentais são utilizados como condição de contorno inicial para a simulação numérica, tornando-a mais próxima do fenômeno real. Este trabalho pretende exportar os resultados numéricos para que seja possível combinar o comportamento do fluido Newtoniano e não Newtoniano, uma vez que os dois comportamentos não são modelados conjuntamente em softwares comerciais. Para melhor entendimento das propriedades dos escoamentos sanguíneos no interior de aneurismas, serão analisadas: velocidade, pressão e tensão cisalhante na parede. As equações governantes foram resolvidas recorrendo ao software de dinâmica de fluidos computacional Ansys® Fluent, sendo comparados os modelos Spalart-Allmaras (1 equação) e k-ε RNG (2 equações) para descrever a turbulência do escoamento. Para a parcela reológica do sangue foram comparados os modelos Carreau e Casson. Dentro dos modelos turbulentos e dos modelos reológicos utilizados, foi feita a comparação entre os modelos do mesmo fenômeno, e em seguida a seleção do modelo para a interação fluido estrutura (FSI), levando em conta o desempenho do modelo. O tempo gasto de simulação para o modelo Spalart-Allmaras foi expressivamente menor quando comparado com k-ε RNG, enquanto, que para os modelos reológicos, o tempo de processamento foi similar sendo difícil definir somente um dos modelos com base nisso. O modelo Carreau apresentou valores de viscosidade aparente com maior similaridade à faixa considerada normal, para todo instante de tempo simulado, enquanto o modelo Casson apresentou semelhança apenas nos picos de velocidade máxima. Devido os inúmeros fatores que podem influenciar a viscosidade, ambos os modelos reológicos foram selecionados para FSI. As propriedades analisadas para esses domínios foram: tensão de Von Mises, deformação normal estática de Von Mises e deslocamento da parede da artéria. Para a análise do AAA foi necessário a escolha de um fluido de trabalho que substituísse o sangue. Os fluidos propostos foram ensaiados em diferentes temperaturas (a 21, 25 e 37ºC) para aferir as propriedades reológicas, e aqueles que possuíssem propriedades físicas semelhantes às do sangue foram selecionados como fluido de trabalho. Para estudos futuros do escoamento através do AAA foi criado uma seção de teste transparente de resina epóxi para a visualização dos campos de velocidade e pressão. A intenção deste trabalho é fornecer mais informações mecânicas e hemodinâmicas para a equipe médica, auxiliando-os no diagnóstico e na decisão da intervenção cirúrgica em pacientes com esta doença.