Крыльчатые расходомеры как инструмент оценки кровотока в экспериментальном стенде

Разработкой экспериментальных стендов для оценки кровотоков по крупным артериям занимаются многие научные группы. Такие стенды используются для верификации результатов численного моделирования, а также для непосредственного анализа гемодинамики или исследования поведения стенок сосудов, а также заменителей биологических тканей. При разработке стендов встает задача выбора и калибровки расходомеров, которые используются для измерения кровотоков на входе в сосуд и на его выходах. Ультразвуковые устройства являются достаточно дорогими, стоимость крыльчатых расходомеров на порядок ниже, но их показания могут быть недостоверными в связи с тем, что они могут иметь высокое гидравлическое сопротивление. В данной работе были исследованы крыльчатые расходомеры модели YF-S401 (Китай). Проведена калибровка, выполнено численное моделирование вращения крыльчатки под действием потока воды, протекающей через расходомеры, проведена их модернизация, а также рассчитано гидравлическое сопротивление до и после модернизации. Расходомеры были использованы в экспериментальном стенде, в основе которого лежит насос, имитирующий работу сердца человека. На стенде были измерены объемные кровотоки на входе в модель сонной артерии со стенозом и на выходах из внутренней и наружной сонных артерий. Измеренные значения сравнивались с аналогичными характеристиками, полученными с помощью численного моделирования. Выявлено, что для использования расходомеров в экспериментальном стенде для изучения динамики кровотока необходима их модернизация. Модернизация заключалась в увеличении диаметра входного отверстия. До модернизации показания расходомеров и результаты численного моделирования расходились более чем на 50%. После модернизации результаты численного моделирования и показания расходомеров стали различаться не более чем на 6%. Разработана программа, позволяющая автоматически собирать данные о кровотоках с крыльчатых расходомеров. Собранный на основе насоса, моделирующего работу сердца, и крыльчатых расходомеров экспериментальный стенд может быть применен для оценки кровотоков по моделям крупных сосудов человека.