三维锥形动脉中脉动流的数值模拟研究

在正常生理脉动流下,运用计算流体力学方法和血流动力学的基本原理,对三维渐缩锥形弯曲动脉内血液脉动流进行数值模拟和可视化分析.计算获得了具有锥度角的弯曲动脉内血液流动在心动周期内不同时刻的压力分布、速度分布.通过对弯曲动脉及其形成局部狭窄后,管腔内的血液流速和压力分布的研究,为动脉粥样硬化的成因及排除方法的研究提供更可靠的理论依据.结果表明,锥度角和动脉管壁的曲率变化对非定常状态下的脉动流的压力、速度分布、血流的局部能量损失的影响很大,这与实际情况相符.     

Y型分叉冠状动脉血管中血液流动对血栓形成的影响

为研究Y型分叉血管中血液流动对血栓形成的影响,根据黏性流体稳定流动的Navier-Stokes方程,建立了冠状动脉分叉血管中血液流动的数学模型,并采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的方法,数值模拟了不同Y型分叉冠状动脉血管中血液流动情况,并考虑了分叉角度、血液黏度、入口血流初始速度对血流速度场、壁面剪应力、壁面压强的影响.结果表明:分叉角度越小成栓可能性越大,存在最易成栓的血流速度,但血液黏度对血柱形成的影响不大.     

分叉动脉内局部栓塞对非牛顿血流特性的影响

依据血液流动黏性不可压缩Navier-Stokes方程,建立了具有局部栓塞的分叉动脉有限元模型,模拟了栓塞率为0.25,0.5和0.75时分叉动脉内非牛顿血液的流场分布。在不同栓塞率下,研究了血液流速、血管壁面切应力和壁面压力对非牛顿血液流场分布的影响。结果表明,栓塞率较小时,分叉动脉内血液流动分离小,动脉栓塞对血流分布的影响较小;随着栓塞率增大,分叉动脉的分支处和栓塞处血液流动不稳定增强,分支左侧(Ⅰ)和栓塞后侧(Ⅱ)附近的血流停滞区面积逐渐增大,该处血管壁面切应力与壁面压力变化量急剧增大,血管内皮细胞易疲劳损伤,从而促进动脉粥样硬化的形成。数值模拟结果与临床病例分析一致,研究结果为临床上预防与治疗动脉粥样硬化疾病提供参考。 更多还原     

冠状动脉对称双路移植管中血流动力学的数值模拟

作为对传统单路动脉移植管旁通术的改进,提出了一种新的双路对称移植管旁通术的几何构型.采用有限元法数值模拟了新构型中生理真实的血液流动,得到并分析了1个心动周期内,缝合区附近血流动力学参数,如流形、压力和壁面剪应力等的时空分布情况.计算结果表明,双路对称移植管旁通比单路旁通具有更好的血流动力学特性,流场得到明显的改善,从而可以减小再狭窄的可能性.     

颈动脉狭窄病变下血液两相流动分析

血管病变狭窄对动脉疾患的多发性和进一步发展有着很大的影响.尽管在血管狭窄情 况下研究血液流动应当考虑红细胞的尺度影响,但迄今的研究工作仍然将血液作为单相牛顿 流体加以处理,这可能难以准确分析有狭窄复杂动脉血管中的血液流动.文中建立了颈动脉 分岔血管血液液/固(血浆/红血球)两相流动的数学模型,对有病变狭窄情况下颈动脉中血 液两相流动状态进行了分析,研究了狭窄位置和程度对颈动脉血流动力学参数的影响.研究 结果表明,血管狭窄的出现和狭窄程度的增加使颈动脉血管中的血液流动更加复杂,增大和加 剧血管壁面剪切应力和它的交变波动,这可能导致动脉粥样硬化等病患的多发性和促进病变的进一步发展.     

狭窄管流场中的PIV测试研究

PIV技术的应用越来越广,本文作者介绍了该技术在狭窄管内部流动研究中的应用。该流动模拟了人体动脉血管内血液流动,利用PIV测量了狭窄管内的流场并进行了分析。     

血液在S型血管中流动的数值模拟

运用SIMPLE(semi-implicit Method for Pressure Linked Equations)算法数值模拟了2D(2 Dimensional)和3D(3 Dimensional)情况下S型血管内血液的流动,探讨了不同入口速度下血管内血液流动速度、压强等的分布;比较了2D和3D情况下流场分布的异同。不同的入口速度对血管内血液的流场、压强分布有很大影响,入口速度较大时,血管内血液流动速度更大、压降更大;在速度相同的情况下,3D血管内的速度和压强要大于2D血管内的速度和压强,流场分布也存在较大不同。本结论有望为分析常见的血管类疾病及研究血管中血液的流动机理提供数据支撑。     

非线性波在动脉内传播的理论

提出了一个新的非线性脉搏波在动脉内传播的理论模型,推导了一个新的血管壁一外周组织系统的非线性运动方程组。这组运动方程与代表血液流动的粘性不可压缩运动的方程、连续方程以及流体和血管壁本构方程相结合,可用数值方法求解非线性脉搏波在动脉内的传播。其数值解包含压力脉搏波、血流速度波和血流量波以及血管壁的波动和变形等。     

ANSYS和MATLAB在血流动力学可视化中的应用

为了阐述ANSYS和MATLAB在血流动力学数值仿真分析的数据处理及可视化中的应用问题,利用ANSYS和MATLAB对动脉血管的血流动力学进行了有限元分析及前后处理。结合ANSYS和MATLAB的特点,利用两种系统的内部功能和程序设计,分别对有限元网格划分和计算结果进行了可视化处理,显示了动脉血液流动计算模型的前后处理结果,给出的大量图形显示出流场中各个物理量的时空分布。利用可视化图形可以看出流场中感兴趣区域的速度、压力、壁面切应力的时空分布情况,为研究人员提供了形象的数据资料。     

压力驱动圆通道中流体流动特性的数值模拟

为了研究人造血管中血液的流动特性规律,采用计算流体力学(CFD)方法对压力驱动圆通道中牛顿流体和非牛顿流体的流动特性进行数值模拟研究,获得流体流动的流型、速度场、压力分布规律,并研究压力、通道直径等因素对圆通道中流体流动特性的影响。结果表明:流体流动为定常流动时,牛顿流体和非牛顿流体的速度场在不同直径和压差下分布呈现对称的抛物线型和柱塞型;脉动压力驱动下流体的速度最大值与通道直径无关。这些结果说明通道直径和压差影响流体的流动特性,从而为研究人造血管中的血液流动特性提供了理论依据。