Simulação numérica 3D de um escoamento sanguíneo em uma artéria braquial: sem e com obstruções internas

Abstract

RESUMO

A biofluidodinâmica computacional tornou-se uma ferramenta importante e eficiente para estudos relacionados à Medicina, possibilitando simular computacionalmente as doenças cardiovasculares causadas por dificuldades no fluxo sanguíneo dentro das artérias e/ou veias. Nesta perspectiva, esta pesquisa propõe uma análise numérica (CFD) por meio de simulações tridimensionais (3D) do campo de escoamento sanguíneo, em dois modelos de artéria braquial, uma com o fluxo desobstruído e outra com obstruções internas, considerando o sangue como um biofluido não-Newtoniano e utilizando, para tal, o modelo matemático da Lei de Potência (Power Law). A modelagem foi realizada no software ANSYS Workbench ®, plugin Fluent 2023 R1 (versão estudantil). Foram analisadas a viscosidade em função da taxa de deformação, campos de pressão e velocidade do fluido, e tensões de cisalhamento em um fluxo interno às paredes da artéria. Apresentou-se os resultados para seis configurações distintas, sendo três para cada modelo de artéria, analisando três diferentes malhas computacionais. Observou-se um comportamento pseudoplástico do sangue, além dos valores médios de cada variável, entre todas as configurações, em relação aos dois modelos de artéria propostos, sendo de 1,33x104 a

1,44x104 Pa para a pressão, 0,00 a 2,93x10-1 m s-1

para a velocidade, e 4,72x10-3

a 8,72x101 N

m-2 para a tensão de cisalhamento. Comparando-se as malhas computacionais para as duas geometrias, os valores foram crescentes, da malha menos refinada para a mais refinada (grosseira, intermediária e refinada), em quase todas as variáveis estudadas, apresentando uma oscilação apenas nos valores mínimos da tensão de cisalhamento. Portanto, demonstrou-se que as que artérias obstruídas exibiram riscos para evolução de algumas doenças cardiovasculares (aterosclerose, ateromas, entre outras), pois uma vez que os maiores valores de tensão de cisalhamento foram encontrados na região das obstruções, compreende-se que essa condição desregula a velocidade e pressão do fluxo, provocando graves problemas ao bem-estar humano.