Numerical Investigation of the Blood Flow through Venous Leaflet Valve

Hajati, Zahra and Sadegh Moghanlou, Farhad and Vajdi, Mohammad (2019) Numerical Investigation of the Blood Flow through Venous Leaflet Valve. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
971208_final.pdf

Download (1MB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

Research Aim: In the present work the blood flow through a leg venous valve generated by muscular pump is investigated numerically by means of Finite Element Method (FEM). Research method:The valve is considered as a hyperelastic material and the vein wall is treated as elastic material. The blood is considered to be Newtonian and the fluid flow is in laminar regime. The governing equations of continuity and Navier-stokes as well as solid mechanics equations are discretized by Galerkin least square method. Findings: Generated shear stress as a result of different applied loads on vein wall is calculated. The results show formation of vortexes just behind the valves which has direct effect on thrombus formation or vein wall damage. Conclusion:At the inlet region blood velocity increases gradually and as the cross sectional area decreases through the valve, velocity increase becomes extreme. The minimum von Mises stress occurs at the tips of the leaflets. Low shear stress just behind the leaflets could cause blood stagnation and thrombus formation which could result in subsequent diseases.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: بررسی عددی جریان خون طی عبور از دریچه لانه‌کبوتری سیاهرگ پا
Persian Abstract: سیاهرگ‌ها دارای دریچه‌هایی برای جلوگیری از بازگشت خون به سمت بسترهای مویرگی می‌باشند که اصطلاحاً دریچه‌های لانه‌کبوتری نامیده می‌شوند. باز و بسته شدن دریچه‌های لانه‌کبوتری به تنظیم و هدایت جریان خون در اکثر قسمت‌های سیستم وریدی کمک می‌کند. این دریچه‌ها از نوع شیرهاییک‌طرفه هستند. زمانی که دریچه‌های داخل سیستم وریدی نتوانند به درستی عمل کنند، فرد دچار واریس می‌شود. متاسفانه اطلاعات کمی در مورد رفتار جریان خون پیرامون این دریچه‌ها وجود دارد به گونه‌ای که با کوچک‌تر شدن این رگ‌ها، دستیابی به اطلاعات دقیق‌تر بسیار سخت و در مواردی ناممکن است. از این رو مطالعه و بررسی جریان خون عبوری از دریچه‌‌های وریدی اهمیت می‌یابد. هدف:هدف از این مطالعه بررسی عددی جریان خون عبوری از دریچه‌های لانه‌کبوتری سیاهرگمی‌باشد. روش‌شناسی پژوهش:روش کار حاضر به صورت عددی با استفاده از نرم‌افزار کامسول و به روش المان محدود انجام گرفته است. صحت‌سنجی کار عددی با استفاده از داده‌هایتجربی براییک حالت مشخص و توسعه آن برای کار مزبور می‌باشد. معادلات حاکم عبارت از معادله بقای جرم و معادله مومنتوم برای سیال و معادلات تنش و کرنش برایناحیهجامد می‌باشد. یافته‌ها:در پایان‌نامه حاضر رفتارجریان خون شامل سرعت، خطوط جریان وتنش برشیاطراف یک دریچه لانه‌کبوتری در اثر اعمال نیروی ماهیچه‌ای به صورت عددی و با روش المان محدود بررسی شده است. در اثر اعمال نیرو و عبور خون دریچه‌ها دچار کرنش شده، از هم باز می‌شوند و در نتیجه به خون اجازه عبور می‌دهند. اندازه تنش برشی حول دریچه بررسی شده و نقاط دارای کمترین و بیشترین میزان تنش برشی به دست آمده‌اند. نتیجه‌گیری:سرعت جریان در ناحیه ورودی رفته رفته افزایشیافته و پس از ورود به ناحیه دریچه و با کاهش سطح مقطع عبور جریان، به دلیل ثابت بودن دبی عبوری، سرعت جریان ناگهان افزایش می‌یابد. سپس با گذر از دریچه و افزایش سطح مقطع عبوری افت سرعت قابل توجهی مشاهده می‌گردد. در نقطه اتصال دریچه به دیواره رگ میزان تنش برشی بسیار ناچیز می‌باشد. در ناحیه پشت تیغه به دلیل کمتر بودن سرعت، نرخ تنش برشی کمتر بوده و باعث سکون خون می‌شود. در نتیجه احتمال تشکیل لخته و حرکت آن به سمت قلب وجود خواهد داشت. با دور شدن از این نقطه به سمت محفظه سینوس پشت دریچه تنش به تدریج افزایش می‌یابد. به دلیل بالا بودن میزان تنش برشی در این نقطه احتمال تخریب دیواره رگ زیادتر می‌باشد. بیشترین تنش فون‌مایسز در محل اتصال تیغه به دریچه و کمترین تنش فون‌مایسز نیز در نوک تیغه رخ می‌دهد. با افزایش زمان و افزایش سرعت جریان میزان تنش فون‌مایسز وارد بر دریچه افزایش می‌یابد. زمانی که دریچه بیشترین میزان بازشدگی را داشته باشد، میزان تنش فون‌مایسز وارد بر دریچه نیز به بیشترین مقدار خود می‌رسد. با بسته شدن دریچه و بازگشت دریچه به حالت نرمال خود، میزان تنش فون‌مایسز وارد بر تیغه نیز کاهش می‌یابد.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Sadegh Moghanlou, FarhadUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Vajdi, MohammadUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Date Deposited: 26 Jun 2019 06:06
Last Modified: 26 Jun 2019 06:06
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/7107

Actions (login required)

View Item View Item