بررسی عددی تراوایی در ایمپلنت های متخلخل

هدف این پژوهش، بررسی عددی تراوایی ایمپلنت های متخلخل با سلول واحدهای مکعبی برش خورده، الماسی، مکعبی مرکز پر و تسراکت بوده است. در ابتدا، داربست های متخلخل با استفاده از نرم افزار سالیدورکز طراحی و سپس با بهره گیری از نرم افزار انسیس فلوئنت شبیه سازی عددی انجام شده و نتایج استخراج گردید. خروجی های شبیه سازی شامل کانتورهای فشار، سرعت و خطوط جریان بودند. با استفاده از مقادیر افت فشار، مشخصه های سیال و پارامترهای ساختاری داربست، تراوایی داربست ها در سه حالت مختلف شامل تغییر سرعت ورودی، تفاوت در سلول واحد های داربست، و مقایسه مدل های جریان نیوتنی و غیرنیوتنی محاسبه شد. برای مدل سازی جریان غیرنیوتنی، از مدل های جریان کراس (Cross) و کرئو (Carreau) استفاده شد. مزیت اصلی این مدل ها توانایی در پیش بینی دقیق رفتار ویسکوزیته در محدوده وسیعی از نرخ های برش، از جمله نواحی با ویسکوزیته ثابت در برش های بسیار پایین و بسیار بالا است. نتایج به دست آمده نشان داد در حالت ویسکوزیته ثابت، داربست ها با سلول واحد مکعبی برش خورده و تسراکت به ترتیب با مقادیر تراوایی ۱۱×۱۰^(-۸)/۱ متر مربع و ×۱۰^(-۸) ۱۸/۰ متر مربع، بیشترین و کمترین مقادیر تراوایی را دارا هستند و بنابراین سلول مکعبی برش خورده نسبت به سایر سلول های واحد، برای طراحی و ساخت ایمپلنت های استخوانی هندسه مناسب تری است. همچنین مشخص شد که سرعت ورودی سیال تاثیر قابل توجهی بر تراوایی داربست ها ندارد. بر اساس نتایج به دست آمده، در تمامی سلول های واحد، سیال با مدل جریانی کراس افت فشار بیشتری نسبت به مدل کرئو و ویسکوزیته ثابت تجربه کرد.

کلیدواژه ها:

ایمپلنت های متخلخل ، تراوایی ، مکعبی برش خورده ، تسراکت ، الماسی