Abstrakt
This paper presents the results of the discrete-continuous optimisation of an axial flow blood pump. Differential evolution (DE) is used as a global optimisation method in order to localise the optimal solution in a relatively short time. The whole optimisation process is fully automated. This also applies to geometry modelling. Numerical simulations of the flow inside the pump are performed by means of the Reynolds-Average Navier-Stokes approach. All equations are discretised by means of the finite volume method, and the corresponding algebraic equation systems are solved by the open source software for CFD, namely Open-FOAM. Finally, the optimisation results are presented and discussed. The objective function to be maximised is simply pressure increase. The higher pressure increase the lower angular velocities required. This makes it possible to minimise the effect of haemolysis because it is mainly caused by high shear stresses which are related, among others, to angular velocities.
Cytowania
-
2
CrossRef
-
3
Web of Science
-
4
Scopus
Autorzy (2)
Cytuj jako
Pełna treść
- Wersja publikacji
- Accepted albo Published Version
- Licencja
-
otwiera się w nowej karcie
Słowa kluczowe
Informacje szczegółowe
- Kategoria:
- Publikacja w czasopiśmie
- Typ:
- artykuły w czasopismach
- Opublikowano w:
-
FLOW TURBULENCE AND COMBUSTION
strony 1 - 17,
ISSN: 1386-6184 - Język:
- angielski
- Rok wydania:
- 2019
- Opis bibliograficzny:
- Tesch K., Kaczorowska-Ditrich K.: The Discrete-Continuous, Global Optimisation of an Axial Flow Blood Pump// FLOW TURBULENCE AND COMBUSTION -, (2019), s.1-17
- DOI:
- Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1007/s10494-019-00100-5
- Bibliografia: test
-
- Kafagy, D.H., Dwyer, T.W., McKenna, K.L., Mulles, J.P., Chopski, S.G., Moskowitz, W.B., Throckmor- ton, A.L.: Design of axial blood pumps for patients with dysfunctional fontan physiology: computational studies and performance testing. Artif. Organs 39(1), 34-42 (2015) otwiera się w nowej karcie
- Carr, C.M., Jacob, J., Park, S.J., Karon, B.L., Williamson, E.E., Araoz, P.A.: CT of left ventricular assist devices. RadioGraphics 30(2), 429-444 (2010) otwiera się w nowej karcie
- Aaronson, K.D. et al.: Use of an intrapericardial, continuous-flow, centrifugal pump in patients awaiting heart transplantation. Circulation 125(25), 3191-3200 (2012) otwiera się w nowej karcie
- Rogers, J. et al.: Intrapericardial left ventricular assist device for advanced heart failure. N. Engl. J. Med. 376, 451-460 (2017) otwiera się w nowej karcie
- Slaughter, M. et al.: HeartWare ventricular assist system for bridge to transplant: combined results of the bridge to transplant and continued access protocol trial. J. Heart Lung Transplant. 32(7), 675-683 (2013) otwiera się w nowej karcie
- Behbahani, M., Behr, M., Hormes, M., Steinseifer, U., Arora, D., Coronado, O., Pasquali, M.: A review of computational fluid dynamics analysis of blood pumps. Eur. J. Appl. Math. 20, 363-397 (2009) otwiera się w nowej karcie
- Yu, H., Janiga, G., Thévenin, D.: Computational fluid dynamics-based design optimization method for Archimedes screw blood pumps. Artif. Organs 40(4), 341-352 (2016) otwiera się w nowej karcie
- Zhu, L., Zhang, X., Yao, Z.: Shape optimization of the diffuser blade of an axial blood pump by computational fluid dynamics. Artif. Organs 34, 185-192 (2010) otwiera się w nowej karcie
- Derakhshan, S., Pourmahdavi, M., Abdolahnejad, E., Reihani, A., Ojaghi, A.: Numerical shape optimiza- tion of a centrifugal pump impeller using artificial bee colony algorithm. Comput. Fluids 81, 145-151 (2013) otwiera się w nowej karcie
- Zhang, Y., Zhan, Z., Gui, X.M., Sun, H.S., Zhang, H., Zheng, Z., Zhou, J.Y., Zhu, X.D., Li, G.R., Hu, S.S., Jin, D.H.: Design optimization of an axial blood pump with computational fluid dynamics. ASAIO J. 54, 150-155 (2008) otwiera się w nowej karcie
- Gouskov, A.M., Lomakin, V.O., Banin, E.P., Kuleshova, M.S.: Minimization of hemolysis and improve- ment of the hydrodynamic efficiency of a circulatory support pump by optimizing the pump flowpath. Biomed. Eng. 51(4), 229-233 (2017) otwiera się w nowej karcie
- Frazier, O.H., Khalil, H.A., Benkowski, R.J., Cohn, W.E.: Optimization of axial-pump pressure sensitivity for a continuous-flow total artificial heart. J. Heart Lung Transplant. 29(6), 687-691 (2010) otwiera się w nowej karcie
- Korakianitis, T., Rezaienia, M.A., Paul, G.M., Avital, E.J., Rothman, M.T., Mozafari, S.: Optimization of axial pump characteristic dimensions and induced hemolysis for mechanical circulatory support devices. ASAIO J. 64(6), 727-734 (2018) otwiera się w nowej karcie
- Tesch, K., Kaczorowska, K.: Arterial cannula shape optimization by means of the rotational firefly algorithm. Eng. Optim. 48(3), 497-518 (2016) otwiera się w nowej karcie
- Eaton, J.W., et al.: GNU Octave version 4.2.1 manual: a high-level interactive language for numerical computations, https://www.gnu.org/software/octave/doc/v4.2.1/ (2017)
- Tesch, K.: Continuous optimisation algorithms. GUT Publishers, Gdansk (2016)
- Kaczorowska, K., Tesch, K.: A short review of blood modelling methods: from macro-to microscales. Task Quarterly 22(1), 5-16 (2017) otwiera się w nowej karcie
- Wilcox, D.C.: Turbulence modeling for CFD, DCW Industries, California (1994)
- Menter, F.R.: Two-equations eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA-J. 32(8), 1598-1605 (1994) otwiera się w nowej karcie
- OpenFOAM user guide 2015, OpenFOAM Foundation Ltd otwiera się w nowej karcie
- Issa, R.I.: Solution of the implicitly discretised fluid flow equations by operator-splitting. J. Comput. Phys. 62(1), 40-65 (1986) otwiera się w nowej karcie
- Tesch, K., Kludzinska, K., Doerffer, P.: Investigation of the aerodynamics of an innovative vertical-axis wind turbine. Flow Turbulence and Combustion 95, 739-754 (2015) otwiera się w nowej karcie
- Price, K.V., Storn, R., Lampinen, J.: Differential evolution: A practical approach to global optimization. Springer-Verlag, Berlin (2005)
- Storn, R., Price, K.: Differential evolution-A simple and efficient heuristic for global optimization over continuous spaces. J. Glob. Optim. 11, 341-359 (1997) otwiera się w nowej karcie
- Lacasse, D., Garon, A., Pelletier, D.: Mechanical hemolysis in blood flow: User-independent predictions with the solution of a partial differential equation. Comput. Methods Biomech. Biomed. Engin. 10(1), 1-12 (2007) otwiera się w nowej karcie
- Yu, H., Engel, S., Janiga, G., Thévenin, D.: A Review of hemolysis prediction models for computational fluid dynamics. Artif. Organs 41(7), 603-621 (2017) otwiera się w nowej karcie
- Weryfikacja:
- Politechnika Gdańska
wyświetlono 73 razy
Publikacje, które mogą cię zainteresować
Modeling and simulation of blood flow under the influence of radioactive materials having slip with MHD and nonlinear mixed convection
- S. Afzal,
- M. Qayyum,
- M. Riaz
- + 1 autorów