نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

آزمایشگاه تحقیقاتی مکانیک سیالات بیولوژیکی، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10.22041/ijbme.2007.13482

چکیده

خون یکی از سیالات مهم در بدن انسان است. از این رو، اندازه گیری ویسکوزیته و دیگر خواص آن می تواند در تشخیص بیماری های مختلف سیستم قلب و عروق کمک شایانی نماید. در این تحقیق، جریان خون در ویسکومتر نوع استوانه های هم مرکز، به عنوان یک دستگاه مناسب در اندازه گیری ویسکوزیته خون، به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. خون به دو صورت سیال نیوتنی و غیر نیوتنی فرض گردیده است. با اعمال شرایط چرخش متعدد به بررسی دقیق جریان خون پرداخته شد. تشکیل جریان کوئت مابین دو استوانه و اثر انتهایی بررسی شده و سرعت مناسب چرخش تخمین زده شده است. برای به دست آوردن مقدار صحیح گشتاور تلاش گردید تا از تشکیل چرخه های تیلر جلوگیری شود. نتایج نشان داد که این چرخه ها به اندازه اثر جریان انتهایی حایز اهمیت نیستند. چگونگی ثابت نگه داشتن دمای خون توسط حمام گرمایی و تاثیر عوامل موجود نظیر دبی جرمی سیال ورودی به روش عددی مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Fluid Flow And Heat Transfer Analysis Of Hemorheological Viscometer Using Computational Fluid Dynamics (Cfd) Simulation

نویسندگان [English]

  • Nasser Fatouraee
  • Mojtaba Gholipour Samarghaveh

Biological Fluid Mechanics Research Laboratory, Faculty Of Biomedical Engineering, Amirkabir University Of Technology

چکیده [English]

Blood is one of the vital fluids of the human body. Measurement of its viscosity and other properties is very important in detecting and understanding different cardiovascular diseases. In this study, the blood flow in a concentric cylinder viscometer was simulated numerically. The blood flow patterns were analyzed by applying different rotational speed of inner cylinder. Creation of a Couette flow, end effects and suitable rotational speed limit were analyzed. The amount of the torque applied to the inner cylinder which prevents the generation of the Taylor vortices was also predicted. From the obtained results, one can conclude that these vortices were not as important as the end effects were. In order to keep the blood sample temperature within a constant and acceptable range a thermal bath was used. Heat removal rate with different inflow rates of coolant was also predicted numerically.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Blood Viscosity
  • Viscometer
  • Non-Newtonian fluid
  • Couette Flow
  • Temperature Control
  • Taylor Vortices

[1]     پاشایی ع، فتورائی ن؛ پیشنهاد یک ویسکومتر همورئولوژیک مغناطیسی؛ ششمین کنفرانس مهندسی ساخت و تولید ایران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1382.

[2]     Sangho K, Young IC; A new method for blood viscosity measurement; J Non-Newtonian Fluid Mech 2000; 94: 47–56.

[3]     Sangho K; A study of non-Newtonian viscosity and yield stress of blood in a scanning capillary-tube rheometer; PhD Thesis; Drexel University; December 2002.

[4]     Stamos TD, Rosenson RS; Low high density lipoprotein levels are associated with an elevated blood viscosity; Atherosclerosis 1999; 146:161–165.

[5]     Barre`s C, Leblanc JL; Test apparatus recent developments in shear rheometry of uncured rubber compounds I. Design, construction and validation of a sliding cylinder rheometer; Polymer Testing 2000; 19: 177– 191.

[6]     Hoummady M, Bastien F; Acoustic wave viscometer; Rev Sci Instrum 1991; 62:8 1999–2003.

[7]     Kokal SL, Habibi B, Maini B; Novel capillary pulse viscometer for non-Newtonian fluids; Rev Sci Instrum 1996; 67(9): 3149–3157.

[8]     Wehbeh EG, Ui TJ, Hussey RG; End effects for the falling cylinder viscometer; Phys Fluids A 1993; 5(1): 25–33.

[9]     Martin B, Xu XI; Shear flow in a two-dimensional Couette cell: A technique for measuring the viscosity of free-standing liquid films; Rev Sci Instrum 1995; 66(12): 5603–5608.

[10] Donnelly RJ, LaMar MM; Absolute measurement of the viscosity of classical and quantum fluids by rotating-cylinder viscometers; Physical Review A 1987; 36(9): 4507–4510.

[11] Kobayashi H, Nashima T, Okamoto Y, Kaminaga F; End effect in a coaxial cylindrical viscometer; Rev Sci Instrum 1991; 62(11): 2748–2750.

[12] Tritton DJ; Physical Fluid Dynamics; 2nd Ed, Oxford Science, 1998.

[13] Chow AW, Sinton SW; Iwamiya JH, Stephens TS; Shear-induced particle migration in Couette and parallel-plate viscometers: NMR imaging and stress measurements; Phys Fluids 1994; 6(8): 2561–2576.

[14] Kim I, Irvine TF; Park NA; Experimental study of the velocity field around a falling needle viscometer; Rev Sci Instrum 1994; 65(1): 224–228.

[15] Ferziger JH, Peric M; Computational methods for fluid dynamics; 2nd Ed, Springer, 1999.

[16] شیخی نارانی م؛ رئولوژی، بررسی خواص جریان، انتقال حرارت و اختلاط سیالات غیرنیوتنی؛ جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1371.

[17] Panton RL; Incompressible Flow; 2nd Ed, John Wiley & Sons Inc, 1996.

[18] FLUENT V5.0 User’s Guide; FLUENT Inc; Lebanon, NH, USA, 2000. Chou; Hyperthermia in cancer therapy: Gk Hall Medical Publishers, 1983; 279.