Simulación de flujo no-newtoniano multifásico en arterias con estenosis

Abstract

Blood flow in a stenosed artery has been modeled in the present studies. Blood flow has been taken as multiphase non–Newtonian Carreau–Yasuda model. Flow parameters such as inflow velocity in the artery segment, in stenosis zone and vorticity have been computed for diverse hematocrit numbers. Maximum velocity is located in lipid core zone, been greater as stenosis rate increases. Blood flow velocity decreases as hematocrit number increases his value. A multiphase turbulent blood flow mode has been established by coupling Carraeu-Yasuda’s model with RANS turbulent flow model. Velocity, dynamic viscosity, turbulent dynamic viscosity, turbulent kinetic energy and characteristic turbulent dissipation rate was obtained along arterial segment and lipid core. Hematocrit is inverse function of dynamic viscosity, kinetic energy and turbulent dissipation rate, by the contrary hematocrit is direct function of turbulent dynamic viscosity along arterial segment central line.

En el presente trabajo se ha modelado el flujo sanguíneo en arterias con estenosis. La sangre se ha tomado como un fluido multifásico no-Newtoniano que sigue el modelo de Carreau-Yasuda. Los parámetros de flujo como son la velocidad a la entrada de un segmento de arteria, en la estenosis y la vorticidad fueron calculados para diversas concentraciones de glóbulos rojos en el plasma sanguíneo. Se encontró que la velocidad máxima se presenta en la zona ateromatosa, siendo mayor a porcentajes más altos de estenosis. Se observó que el hematocrito contribuye a un cambio en la velocidad del flujo sanguíneo, disminuyéndola al aumentar los valores de éste. Se logró obtener un modelo de flujo multifásico turbulento, acoplando el modelo de Carreau-Yasuda con el modelo RANS de flujo turbulento. Se obtuvieron curvas características para la velocidad, viscosidad dinámica, viscosidad dinámica turbulenta, energía cinética turbulenta y tasa de disipación turbulenta a lo largo del segmento arterial y en la placa ateromatosa. Se encontró que el hematocrito es función inversa de la viscosidad dinámica, energía cinética turbulenta y tasa de disipación turbulenta, pero es función directa de la viscosidad dinámica turbulenta y de la velocidad a lo largo de la línea central del segmento arterial.