Caracterización mediante mecánica de fluidos computacional de un impulsor trabajando con flujo no newtoniano

Abstract

[ES] El presente Trabajo Final de Grado aborda un estudio CFD de la bomba centrífuga de sangre de referencia de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de Estados Unidos. El objetivo principal es elaborar un modelo CFD robusto y fiel a los ensayos experimentales que sirva de base para comprender el comportamiento de la sangre, fluido con la misma ley de viscosidad no Newtoniana que el lubricante aeroespacial Krytox 143, el cual se caracteriza mediante la validación con la información experimental. En este proyecto se realizan estudios de independencia de malla y de modelos de turbulencia y, además, estudios sobre la influencia de los modelos no-Newtonianos para el fluido y un análisis dimensional. Adicionalmente, se estudia la influencia del desplazamiento del rotor durante su levitación magnética. Por un lado, en estos estudios se calculan las prestaciones de la bomba hidráulica, obteniendo los mapas de funcionamiento. Por otro lado, se pretende estudiar la hemocompatibilidad del dispositivo, calculando el índice de hemólisis y analizando determinados fenómenos no fisiológicos. El análisis CFD se realiza en régimen estacionario y mediante el software comercial STAR-CCM+ de SIEMENS.

[EN] The present Final Degree Project addresses a CFD study of the centrifugal blood pump reference by the United States Food and Drug Administration (FDA). The main objective is to develop a robust CFD model that accurately represents experimental tests and serves as a basis for understanding the behavior of blood, a non-Newtonian fluid with the same viscosity law as the aerospace lubricant Krytox 143, which is characterized through validation with experimental information. In this project, studies on mesh independence and turbulence models are conducted, as well as studies on the influence of non-Newtonian models for the fluid and dimensional analysis. Additionally, the influence of rotor displacement during magnetic levitation is studied. On the one hand, these studies calculate the performance of the hydraulic pump, obtaining operating maps. On the other hand, the hemocompatibility of the device is intended to be studied by calculating the hemolysis index and analyzing certain non-physiological phenomena. The CFD analysis is carried out in a steady-state regime using the commercial software STAR-CCM+ by SIEMENS.