Constructal design of an idealized arterial bypass graft subjected to Newtonian and non-Newtonian blood flow - Dutra, Rafael Fernando (2020)
Os enxertos de bypass arterial tendem a falhar após alguns anos devido à Hiperplasia Intimal - uma proliferação anormal de células musculares lisas que leva à reestenose e à oclusão do enxerto. Nesse sentido e com base no método de Design Constructal, esta dissertação, que se apresenta na forma de dois artigos, busca investigar o efeito dos parâmetros geométricos e a influência dos parâmetros reológicos de Carreau no escoamento através de um enxerto de bypass contornando um idealizado, artéria coronária parcialmente estenosada. O modelo computacional assume fluxo de fluido estável através de um modelo idealizado para uma artéria parcialmente estenosada com enxerto de bypass. Um modelo de Dinâmica de Fluidos Computacional e uma Metodologia de Superfície de Resposta foram empregados para avaliar os efeitos da geometria do bypass na queda de pressão. O primeiro artigo apresentou a análise de um fluido newtoniano. À medida que a relação diâmetro D1 / D aumentou e o ângulo de junção α diminuiu, a queda de pressão diminuiu e, portanto, a dependência da queda de pressão no grau de estenose. Os efeitos da razão de diâmetro foram mais pronunciados do que aqueles do ângulo de junção no campo de velocidade e tensão de cisalhamento da parede. O ponto ótimo para todos os casos foi D1 / D, opt igual a 1 e α, opt igual a 30 °, o que é corroborado por estudos anteriores. Em um segundo artigo, foram apresentadas as diferenças entre os resultados newtonianos e não newtonianos, por meio da análise da influência dos parâmetros reológicos do modelo de Carreau para o sangue. Todas as superfícies de resposta geradas para os casos newtonianos e não newtonianos apresentaram grande similaridade. Os resultados obtidos demonstraram que os parâmetros reológicos não newtonianos não influenciaram na forma das superfícies de resposta nem nos pontos ótimos encontrados, embora tenham grande impacto na queda de pressão, principalmente os parâmetros 𝜂 ∗ e n. Além disso, também foram avaliados os efeitos na velocidade e na tensão de cisalhamento da parede causados pela variação dos parâmetros reológicos, onde, 𝜂 ∗ e n, parecem ter uma influência mais pronunciada do que . Por fim, os resultados encontrados nesta dissertação demonstraram que a aplicação do método Constructal Design em hemodinâmica pode ser uma boa alternativa para fornecer configurações com melhor desempenho e fornecer resultados valiosos para a compreensão dos fluxos biológicos.