ФГБНУ «НИИ Комплексных проблем сердечно сосудистых заболеваний», Кемерово, Россия
НИ «Томский Политехнический Университет», Томск, Россия
Кемеровский государственный университет, Кемерово, Россия
Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, Россия

Аннотация. Работа описывает особенности численного моделирования потоков жидкости переменной вязкости в задачах исследования протезов клапанов сердца in silico. Компьютерное моделирование и его верификация выполнены на примере клинического медицинского изделия, применяемого в современной кардио-хирургической практике – биопротеза «ЮниЛайн» (Россия). Трехмерная пространственная модель объекта исследования была получена методом компьютерной микротомографии, с последующей реконструкцией сетки примитивов по двумерным срезам. В численном эксперименте использован метод погруженной границы, учитывающий взаимодействие твердого тела и жидкости, а также механику деформации элементов протеза – створчатого аппарата. Верификация расчетного алгоритма выполнена в установке пульсирующего потока в условиях имитации физиологических параметров гидродинамики, аналогичных используемым in silico. В целом, результаты моделирования согласуются с количественными и качественными данными гидродинамического эксперимента. Так, при численном моделировании был получен транспротезный градиент 3.0 ± 1.1 мм рт.ст., эффективная площадь отверстия 2.8 см², объем регургитации – 0.1 мл/мин. В то время, как при натурном эксперименте аналогичные показатели составили: 6.5 ± 3.6 мм рт.ст.; 2.3 ± 0.6 см²; 3.1 ± 1.7 мл/мин, соответственно. Приведенный метод демонстрирует перспективность и может быть применен в задачах проектирования и исследовательских работах.