365606335

Opracowanie konstrukcji osiowej pompy wspomagania serca

Równanie opisujące obroty ciała jest formułowane w układzie odniesienia związanym z ruszającym się ciałem z środkiem układu w środku masy ciała:

M— + o)xMco = n dt

gdzie:

M jest tensorem momentów inercji,

CO jest prędkością kątową ciała, n jest wynikowym momentem działającym na to ciało.

Metodyka obliczeń

Dyskretyzacja przestrzeni obliczeniowej - siatka obliczeniowa.

Objętości skończone mogą być różnego typu w zależności od liczby ścianek. W praktyce stosuje się następujące typy objętości skończonych:

-    Sześciościenne (heksahedralne).

-    Czworościenne (tetrahedralne).

-    Wielościenne (polihedralne) - o dowolnej, z reguły dużej liczbie ścian i w związku z tym o kształcie zbliżonym do kuli.

Na potrzeby obliczeń zdecydowano o użyciu siatki polihedralnej ponieważ:

-    Wykonanie siatki sześciościennej (najkorzystniejszej z punktu widzenia dokładności obliczeń) dla złożonych geometrii, jaką jest pompa jest bardzo trudne

-    Siatka elementów sześciościennych w przypadku, gdy brak dominującego kierunku przepływu, wykazuje tendencję to silniejszego generowania tzw. dyfuzji numerycznej w miejscach, gdzie przepływ nie jest równoległy do linii siatki. W siatkach polihedralnych i tetrahedralnych dyfuzja numeryczna nie zależy od kierunku przepływu.

-    Siatka polihedralna dla skomplikowanej geometrii może być wygenerowana równie łatwo jak siatka tetrahedralna, a ponadto wykazuje lepszą dokładność.

Łączna ilość komórek siatki hexahedralnej użytej w obliczeniach wynosi od 1 do 3 milionów w zależności od stopnia skomplikowania geometrii badanego modelu. Do modelowania turbulencji w obliczeniach użyty został model „k-epsilon", a do modelowania obrotów pompy model "Rigid Body Motion". W obliczeniach monitorowano zbieżność wykresu średniego ciśnienia na wlocie pompy. Po uzyskaniu zbieżności tej siły obliczenia kończono.

Parametry obliczeń

Na ścianach dziedziny obliczeniowej, zadano następujące warunki brzegowe:

-    Wlot: zadana prędkość, o kierunku przepływy cieczy.

-    Wylot: zadana stała wartość ciśnienia równa 0.

-    Ściana zewnętrzna; kierownice, wirnik: zerowe wartości prędkości w kierunku normalnym i w kierunku stycznym.

403