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Numerical Analysis of Permeability of Functionally Graded Scaffolds

Fluid dynamics & Materials Processing 2024年第7期20卷 1463-1479页

作者： d.itry bratsun Natalia Elenskaya Ramil Siraev Mikhail Tashkinov Laboratory of Mechanics of Biocompatible Materials and devices Perm National Research Polytechnic UniversityPerm614990Russia

In this work,we numerically study the hydrodynamic permeability of new-generation artificial porous materials used as scaffolds for cell growth in a perfusion *** consider two popular solid matrix designs based on triply periodic minimal surfaces,the Schwarz P(primitive)and d(diamond)surfaces,which enable the creation of materials with controlled porosity *** latter property is crucial for regulating the shear stress field in the pores of the scaffold,which makes it possible to control the intensity of cell *** permeability of functionally graded materials is studied within the framework of both a microscopic approach based on the Navier-Stokes equation and an averaged description of the liquid filtration through a porous medium based on the equations of the darcy or Forchheimer *** calculate the permeability coefficients for both types of solid matrices formed by Schwarz surfaces,study their properties concerning forward and reverse fluid flows,and determine the ranges of Reynolds number for which the description within the darcy or Forchheimer model is ***,we obtain a shear stress field that varies along the sample,demonstrating the ability to tune spatially the rate of tissue growth.

关键词： Porous media ﬁltration models scaffolds functionally graded materials

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