復(fù)雜形狀動脈血管中血流動力學(xué)的有限元分析.pdf

1、該文采用分裂步格式的有限元方法求解三維不可壓縮Navier-Stokes方程,對復(fù)雜形狀動脈血管中血流動力學(xué)進行了數(shù)值分析,研究了動脈中血液流動的主要影響岡素.通過對具有非平面彎曲分支的動脈分叉血管中的血液流動進行數(shù)值模擬,分析了分又附近的流場結(jié)構(gòu)、壁面剪切應(yīng)力(wall shear stress:WSS)以及振蕩剪切指數(shù)(oscillatory shear index:OSI)的分布情況.研究發(fā)現(xiàn),血管的幾何形狀、血液的流變特性以及血

2、流的脈動性都給血液流動帶來重要的影響.分支管道入口附近,由于血液流向分叉內(nèi)側(cè)管壁,壁面剪切應(yīng)力在分叉內(nèi)側(cè)管壁出現(xiàn)峰值,而在分叉外側(cè)管壁出現(xiàn)極小值.彎曲分支的彎曲部分,血液流向彎曲外側(cè)管壁.壁面剪切應(yīng)力在彎曲外側(cè)管壁上有所升高,而在彎曲內(nèi)側(cè)管壁上則有所降低.由于剪切稀化效應(yīng),非牛頓流體的速度剖而明顯要比牛頓流體平坦.研究還表明,動脈幾何形狀對非牛頓流體的流場結(jié)構(gòu)的影響不如牛頓流體明顯,非牛頓流體的壁面剪切應(yīng)力比牛頓流體高.在流量降低的過程

3、中,分支管道中的血液流動出現(xiàn)明顯的回流區(qū).在血流量升高時,壁面剪切應(yīng)力升高;反之,則降低.為了比較非牛頓流體和牛頓流體的差別,定義了一種等效牛頓流體.結(jié)果表明,等效牛頓流體能很好地模擬非牛頓流體流動的特性,并合理地預(yù)測低剪切應(yīng)力、高振蕩剪切區(qū),即容易產(chǎn)生動脈粥樣化的區(qū)域.通過對血管病變狹窄到動脈搭橋吻合處的血液流動進行數(shù)值模擬,研究了此處的流場結(jié)構(gòu)以及壁面剪切應(yīng)力的分布情況.研究發(fā)現(xiàn),血管的幾何特征、血流量的分配方式以及血液的流變特性都