Heliko-santrifüj kalp destek pompasının sayısal ve deneysel analizi
Numerical and experimental analysis of a helico-centrifugal heart assist pump
Yazar: FEHMİ MUTLU
Danışman: PROF. DR. RAFET YAPICI
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kalp yetersizliği, organların ve dokuların ihtiyacı olan kanı kalbin pompalayamadığı bir kalp rahatsızlığıdır. Çocuk ve yetişkinlerde yaygın olarak bu hastalık görülmekte ve birçok insan bu hastalıktan dolayı hayatını kaybetmektedir. Bu hastalığın tedavisinde en etkin yöntemlerden biri kalp naklidir. Ancak yeterli donör bulunamamaktadır. Bundan dolayı hastanın hayata devam edebilmesi için mekanik destek cihazlarına ihtiyaç olmaktadır. Kalp destek cihazlarının en yaygın kullanılanlarından biri olan sol ventrikül destek cihazları, kalbin sol karıncığından kanı aort atar damarına pompalamada kalbe yardımcı olurlar. Pompa tasarımı, çocuk veya yetişkinler için sağlanılması gereken kan debisi ve basıncına göre yapılmalı ve kana hasar vermemelidir.  
Bu çalışmada, pompa tasarım programları kullanılarak, heliko-santrifüj karışık akışlı bir yetişkin kalp destek pompasının tasarımı yapılmıştır. Pompanın, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) simülasyonu ve deneysel olarak hidrodinamik performansı belirlenmiştir.  Deneysel çalışmada, su ve su-gliserin çözeltisi  (hacimce %40 gliserin ve %60 su) olmak üzere iki farklı deney akışkanı kullanılmıştır. Yetişkin sol ventrikül kalp destek pompalarının karşılaması gereken hidrolik değerler, (5 L/dak debi ve 100 mmHg basınç farkı) 5100 dev/dak dönme hızında elde edildi. Bu noktada pompanın genel verimi ve hidrolik verimi sırasıyla %30,9 ve %52,1 olarak belirlendi. HAD simülasyonları ile su-gliserin çözeltisiyle yapılan çalışmada, aynı noktada cidar kayma gerilmesi değeri 166 Pa olarak belirlendi.

Abstract:
Heart failure is a heart disturbance in which the heart cannot pump enough blood to meet the tissue and organs needs. This disease is common in children and adults and many people dead because of this diease. One of the most effective methods for the treatment of this disease is heart transplantation. But there are not enough donors. Therefore, mechanical assist devices are needed for the patient to survive. Left ventricular heart assist devices helps the heart for pumping blood from the left ventricle of the heart to the aorta artery. Pump design should be done according to the blood pressure and pressure required for the child or adult and should not damage the blood.
In this study, helico-centrifugal mixed-flow an adult heart assist pump was made using pump design programs. Simulation of computational fluid dynamics (CFD) and experimentally hydrodynamic performance of the pump were determined. In the experimental study, two different working fluids were used water and water-glycerin solution (by volume 40% glycerin and 60% water). The hydraulic values (flow rate of 5 L / min and pressure difference of 100 mmHg) needed to be met by adult left ventricular heart assist pumps was achieved at a rotation speed of 5100 rpm. At this point, the overall and hydraulic efficiency of the pump were determined as 30.9% and 52.1%, respectively. In the study of water-glycerin solution with CFD simulations  was determined the wall shear stress value as 166 Pa at the same point.