Simulação do escoamento sanguíneo em um coração artificial

Abstract

As doenças cardiovasculares são líderes de mortalidade no Brasil, cerca de 30 % dos brasileiros morrem em decorrência deste problema. Mesmo com a alta taxa de óbitos, apenas 23 % dos pacientes conseguem um transplante, devido à baixa demanda de corações disponíveis para a realização de tal procedimento. Uma solução apresentada pela bioengenharia é o desenvolvimento e implantação de um coração artificial. Tendo em vista esse problema, o objetivo deste estudo foi a modelagem e simulação computacional matemática de um coração artificial, utilizando o CFD, além da análise de como o escoamento sanguíneo se comporta ao ser bombeado por meio de tais próteses. Para a criação da geometria utilizada no estudo, adotou-se como referência uma geometria real de um coração artificial. Com a geometria principal criada extraiu-se o volume fluido do coração artificial, que é o principal foco de estudo deste trabalho, e gerou-se diversas malhas, das mais robustas até as mais refinadas, com a finalidade de apresentar resultados mais precisos. Por fim realizou-se o setup das simulações com suas respectivas condições de contorno, apresentando simulações com: água em regime estacionário e sangue em regime estacionário e pulsátil. O comportamento do fluido no coração artificial ocorreu da maneira esperada, apresentando velocidades e pressões próximas as pesquisadas e calculadas. Obteve-se um erro de 0,5 % entre vazão mássica calculada e a obtida na simulação, já as tensões de cisalhamento apresentaram uma máxima de 18 Pa nas paredes do rotor, sendo este um escoamento sanguíneo era desejado tensões menores que 42 Pa para evitar a quebra de hemácias. Com os resultados obtidos a partir da modelagem e hipóteses adotadas, os objetivos foram atendidos na representação do fenômeno, mas testes laboratoriais são essenciais para confrontar estes dados com os dados analíticos.