The Discrete-Continuous, Global Optimisation of an Axial Flow Blood Pump - Publikacja - MOST Wiedzy


The Discrete-Continuous, Global Optimisation of an Axial Flow Blood Pump


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.


  • 1


  • 1

    Web of Science

  • 1


Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 23 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Creative Commons: CC-BY otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Publikacja w czasopiśmie
artykuły w czasopismach
Opublikowano w:
ISSN: 1386-6184
Rok wydania:
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
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1007/s10494-019-00100-5
Bibliografia: test
  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. Eaton, J.W., et al.: GNU Octave version 4.2.1 manual: a high-level interactive language for numerical computations, (2017)
  16. Tesch, K.: Continuous optimisation algorithms. GUT Publishers, Gdansk (2016)
  17. 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
  18. Wilcox, D.C.: Turbulence modeling for CFD, DCW Industries, California (1994)
  19. Menter, F.R.: Two-equations eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA-J. 32(8), 1598-1605 (1994) otwiera się w nowej karcie
  20. OpenFOAM user guide 2015, OpenFOAM Foundation Ltd otwiera się w nowej karcie
  21. 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
  22. 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
  23. Price, K.V., Storn, R., Lampinen, J.: Differential evolution: A practical approach to global optimization. Springer-Verlag, Berlin (2005)
  24. 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
  25. 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
  26. 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
Politechnika Gdańska

wyświetlono 22 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi