当前位置: X-MOL 学术Heliyon › 论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)

评估制造缺陷和非牛顿血模型对增材制造 Gyroid TPMS 结构流动行为的影响

Heliyon ( IF 3.4 ) Pub Date : 2023-04-25 , DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e15711
Saran Seehanam 1 , Wares Chanchareon 2 , Patcharapit Promoppatum 1
Affiliation  


在医学工程领域,三周期最小表面 (TPMS) 结构因其物理属性与人体骨骼相似而被广泛研究。计算流体动力学 (CFD) 通常用于揭示结构架构和流场之间的相互作用。然而,仍然缺乏关于制造缺陷和非牛顿行为对 TPMS 支架中流体响应影响的全面研究。因此,本研究制造了具有从 0.1 到 0.4 的四种相对密度的 Gyroid TPMS。使用无损技术检查表面粗糙度和几何偏差。我们发现制造缺陷对液体反应的影响很小。含缺陷模型和无缺陷模型之间的压降比较可能相差高达 7%。平均剪切应力的相同比较显示差异高达 23%,其中在较高的相对密度下观察到两种模型之间的偏差更大。相反,黏度模型在流动预测中起着重要作用。通过将牛顿模型与 Carreau-Yasuda 非牛顿模型进行比较,非牛顿粘度产生的压降和平均壁面剪切应力可能比牛顿模型高两倍以上。此外,我们将来自两种粘度模型的流体诱导剪切应力与从文献中获得的组织生长的理想剪切应力范围相匹配。牛顿模型中高达 70% 的应力落在理想范围内,而非牛顿结果的匹配应力降低到低于 8%。 此外,通过将几何特征与物理输出相关联,可以看到几何偏差与表面曲率相关,而局部剪切应力则显示出与倾角的强相关性。总体而言,本研究强调了粘度模型对支架 CFD 分析的重要性,尤其是当产生的流体诱导壁剪切应力感兴趣时。此外,几何相关性引入了从局部角度对结构结构的替代考虑,这可能有助于未来不同多孔支架之间的进一步比较和优化。




"点击查看英文标题和摘要"

更新日期:2023-04-25
down
wechat
bug