Design of centrifugal blood pump

Abstract

In this thesis a maglev centrifugal blood pump is studied numerically which will be used in ECMO systems. Aim was to design a pump with 3.3 L/min at 5000 rpm having 200 mmHg head. Pump is designed by SolidWork and CFD studies are applied in Ansys Fluent. Firstly, blade discharge angle values between 20 degree and 40 degree are simulated with 5 degree intervals and 35 degree is found to be the most appropriate for hydraulic efficiency and head. Likewise, six different up-clearance values between 2.0 mm and 0.1 mm are studied to see effect of up-clearance on head and efficiency. Also to predict hemolysis for different up-clearance values, Giersiepen power law hemolysis model with Lagrangian approach is employed. 0.1 mm up-clearance is found suitable. For this up-clearance hemolysis is calculated as 4%.

Bu tezde ECMO sisteminde kullanılacak olan manyetik levitasyonlu santrifüj kan pompası üzerinde nümerik olarak çalışılmıştır. Hidrolik tasarım kriterleri; 3.3 L/dk, 5000 rpm ve 200 mmHg basma yüksekliğidir. Pompa SolidWork'de tasarlanmış ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği Ansys Fluent kullanılarak yapılmıştır. Çıkış kanat açıları 20 dereceden 40 dereceye 5'er derece arttırılarak değiştirilmiş ve basma yüksekliği ile hidrolik verimlilikleri kıyaslanmıştır. Kriterleri sağlayan 35 derecelik pompa için üst salyangoz ve kanat tepesi arasındaki mesafe 2.0 mm'den 0.1 mm'ye 6 adımda düşürülmüş ve basma yüksekliği ile verimlilik karşılaştırılmıştır. Ek olarak farklı mesafeler için Giersiepen kuvvet yasası kullanılarak hemoliz hesabı yapılmıştır. Hesaplamada Lagrangian yaklaşım kullanılmıştır. Kriterleri sağlayan 0.1 mm'lik mesafe için hemoliz değeri %4 olarak bulunmuştur.