Effetti della discretizzazione spazio-temporale nella valutazione computazionale della trombogenicità di una valvola cardiaca bileaflet

In the present work a computational flow analysis through a bileaflet mechanical heart valve (Sorin Bicarbon LFA 25) is carried out. The presence of a mechanical valve establishes non-physiological flow patterns such as vortices formation and high shear stresses, that can cause platelet activation. The use of computational fluid dynamics allows to obtain a detailed prediction of the flow through a mechanical valve and to define the most critical geometrical aspects. Moreover it is possible to evaluate the effects of turbulence, that is one of the most important causes of platelet damage. In the present study for the analysis of macroscopic flow three approaches are used: RANS (Reynolds-avaraged Navier-Stokes) simulation, simulation with laminar flow condition with low grid density, direct numerical simulation (DNS). A DPM (Discrete Phase Model) approach has been used to simulate the presence of particles representings platelets and to quantify the load history.

Nel presente lavoro viene effettuata un'analisi computazionale del flusso attraverso una valvola meccanica bileaflet Sorin Bicarbon LFA 25. In presenza di una valvola meccanica si instaura un flusso non fisiologico, caratterizzato da sforzi elevati, zone di separazione del flusso, zone di ricircolo e formazione di vortici, che provocano l'attivazione cronica delle piastrine. Attraverso uno studio computazionale è possibile ottenere una predizione dettagliata del flusso attraverso una valvola meccanica e individuare gli aspetti più critici della geometria dal punto di vista dell’attivazione piastrinica. Inoltre è possibile indagare gli effetti della turbolenza, riconosciuta come una delle cause del danneggiamento delle cellule del sangue. Nel presente lavoro vengono utilizzati tre approcci per l'analisi computazionale: simulazione RANS (Reynolds-avaraged Navier-Stokes), simulazione laminare con griglia rada, simulazione numerica diretta (DNS). Nel dominio fluido vengono iniettate delle particelle rappresentanti le piastrine: attraverso un approccio DPM (Discrete Phase Model) vengono identificate le traiettorie e la storia di carico delle particelle.