脑Willis环循环的血液动力学研究

建立了一个描述脑循环Ｗｉｌｌｉｓ环血液运动规律的动力学并进一步得到了其状态方程及求解方法，应用该方法不仅可以直接求解定常问题，而且还可以求解不定常问题，该模型不仅反映了脑血管弹性和阻力等动力学参数对脑血流特性的影响，而且还反映了不同病理生理状态下脑血注的代偿功能，最后，通过研究动力学参数变化对输入阻抗的影响发现，一侧颈动脉输入阻抗已不仅和该侧血管力学特性有关，而且还受对侧乃至后循环血管及血流特性的     

激光诱导间质热疗中血流冷却效应的模拟

为研究激光诱导间质热疗过程中血管冷却对于生物组织内温度场和损伤度的影响,建立了包含单根血管的双层模型。由M on te C arlo模拟方法得到组织内的激光能量分布,采用有限差分法求解Pennes生物传热方程和血流换热能量方程得到组织内温度场,通过A rrhen ius速率过程方程得到组织损伤度。利用此模型,比较研究了不同血管情况下组织的温度场和损伤度。模拟结果表明,血管直径及血流速度是影响热疗中血管附近组织温度场和损伤度的重要因素。在模拟的5W功率条件下,当血管直径大于1mm时,如果仍采用与无血管情况下相同的治疗方案将可能导致无法完全杀死肿瘤而使热疗失去疗效。     

小血管医学图像的增强与实时提取

利用一种新的非线性各向异性反应扩散血管图像增强方法,对小血管图像增强后,再采用快速推进算法及融合区域信息的速度函数对小血管自动提取.该方法能够有效地增强血管的一致性取向结构及血管与背景之间的边界,并能很好地滤除噪声.借助高效的快速推进方法求解曲线进化方程,为提高算法的实时性,在数值求解中同时采用多初始化策略.实验结果表明,利用该方法可以实时地提取6~7级肺部小血管分枝.     

一侧颈动脉堵塞引起的体表非对称温度分布特征

将颈部简化为含大血管的圆柱形组织,对颈动脉血管和含微、小血管的颈部组织分别建立热平衡模型．通过有限元求解,研究颈部表面的温度分布与颈动脉流量、颈部组织的物性以及环境参数的关联性．最后,实验研究兔子在一侧颈动脉结扎后的颈部两侧体表温度差,初步验证传热模型的合理性．     

血管性痴呆的动物模型

由于大鼠的脑血管分布与人类酷似,因而用大鼠建立其动物模型。大鼠血管阻断法模型有四血管阻断全脑缺血模型（4-VO）、三血管阻断再开放模型（3-VO）、二血管颈总动脉模型（2-VO）及大脑中动脉模型（MCAO）。血管内栓塞多发性脑梗死模型有颈内动脉注射微小栓子模型、舌下静脉注入铁粉模型及左心室注射液体石蜡模型。另外还有光化学诱导模型及血管性痴呆自发模型。     

分叉血管有绕流物血液流分析

用粘性流动边界元方法,研究了一类对称分叉血管中有绕流物时血液流问题.对血液在分叉血管内的流动规律,及血管内积存颗粒状绕流物的问题作了研究,给出了颗粒状绕流物处于不同位置时血液流场,及颗粒状绕流物表面的压力分布.计算中将粘性流体在区域上的求解问题化为边界上的求解问题,使问题的求解降低一个维度,由于内点值与边界值分开计算只在边界上作了近似因而精度较高,可为生物流的数值计算提供一种可靠方法.     

数字散斑相关方法的全场优化表述

从图像运动估计中的基本假设——灰度不变假设出发,用优化方法建立了基于整幅图像匹配的数字散斑相关方法(也称为数字图像相关方法)求解模型,即全场优化求解模型.从建立的全场求解模型出发可引申出常用的两类数字散斑相关方法的求解思路,即基于离散的子区匹配的数字散斑相关方法求解模型和基于有限元的数字散斑相关方法求解模型.从模型建立及求解分析中可知,位移表征模式是数字散斑相关方法求解模型的关键,不同的位移表征模式可构成不同的数字散斑相关方法求解方法.     

求解交叉规划模型的一类联合均衡方法

引进了交叉规划模型中关于决策者最优个体值的均衡因子的概念,构造了一类求解交叉规划模型的联合均衡方法,给出了交叉规划模型基于该方法的联合最优解的定义、性质及求解方法,数值例子表明该方法对于求解交叉规划模型具有一定的有效性。     

时空耦合谱元方法求解刚性圆柱体表面的声传播问题

以刚性圆柱体表面均匀分布若干单极子质量源的声传播问题为求解目标,在极坐标系中构建时空耦合模型。基于Least-Squares变分,在时间及空间方向同时采用Chebyshev谱元方法进行离散,将原来极坐标系中的问题转化到柱坐标系中进行求解,并通过数值实验验证了模型的正确性;进一步应用时空耦合模型求解刚性圆柱体表面声传播问题,在计算区域外边界采用C-E-M吸收边界条件。研究结果显示:时空耦合谱元模型通过时间及空间计算精度的匹配,能够获得高精度的数值解;增加时间及空间方向的单元数及单元内的插值阶数均能提高计算精度,且提高插值阶数的方法具有指数阶收敛特性;所构建的时空耦合模型能够稳定求解刚性圆柱体表面的声传播问题,将C-E-M吸收边界条件改写为第一类边界条件并应用于时空耦合模型依然有效。研究内容对构建高精度的计算气动声学求解方法具有指导意义。     

心肌肥厚大鼠血管膜周脂肪组织对血管舒缩功能的影响

目的:观察正常大鼠及部分结扎腹主动脉致心肌肥厚大鼠的血管膜周脂肪组织对血管舒缩功能的影响。方法:手术部分结扎腹主动脉致心肌肥厚模型,采用血管张力记录法,观察正常大鼠及模型大鼠血管膜周脂肪组织对血管舒缩功能的影响。结果:对于正常大鼠,血管膜周脂肪组织可显著降低血管对苯肾上腺素的反应性;对于模型鼠,血管膜周脂肪组织可显著升高血管对苯肾上腺素的反应性。结论:血管膜周脂肪组织对于血管的舒缩功能有重要的调节作用。     

拉压不同模量弹性问题

拉压不同模量弹性体具有材料非线性特征, 不同模量本构关系受到材料本身及结构各点的应力、应变状态等因素的综合影响. 总结了近年来对不同模量本构关系的研究工作, 阐述了多种形式的不同模量弹性问题有限元求解方法的改进, 简述了拉压不同模量问题解析法取得的研究成果, 并介绍了不同模量理论中尚待解决的问题.     

土工织物拉拔试验中筋土界面力学特性

针对土工织物筋土接触面的软化和塑性流动现象，根据拉拔试验的结果，提出了剪应力一位移关系的三阶段弹塑性模型．由筋材的受力特性建立微分控制方程，并通过有限差分法进行求解，得到了拉拔试验中的非线性位移、应变、拉力和剪应力等参量．算例分析了拉拔试验中的拉拔力一位移关系，并与线弹性模型和双曲线模型分析的结果进行比较．结果表明，分阶段弹塑性模型分析更符合实际情况．     

轴向流中固支弹性薄板的大挠度流固耦合系统的数值模拟

就轴向流中两端固支大挠度弹性薄板的流固耦合振动特性,固支薄板的结构动力学方程用有限元法离散,流场采用不可压缩的二维粘性流体(N-S方程)用有限体积法离散,结合ADINA中的流体单元划分技术,建立了双向流固耦合作用下轴向流中两端固支薄板的二维仿真模型.通过模拟仿真分析研究了给定不同流速下固支板的流固耦合振动特征和大挠度系统的振动稳定性.分别得出了不同流速下固支板中点的挠度—流速曲线、挠度时程曲线及挠曲线图.结果表明:当流速小于固支板的临界流速时,板将处于稳定的直线平衡状态;当流速大于固支板的临界流速时,板将在新的位置达到弯曲平衡状态,以及在弯曲平衡位置附近发生极限环振动.     

不可压粘性流动N-S耦合方程的有限元解法—I应用

应用有限元方法求解不可压粘性流动Ｎ－Ｓ耦合方程，将此方法用于驱动方腔和突扩管道内的层流分析，结果表明此方法具有良好的椭圆型性质，能预测分离流动．用该方法结合两层湍流代数模型，对压气机叶栅内不可压流动进行模拟分析，与实验结果的比较证明方法是有效的．     

推力轴承油膜刚度的二维热弹流动力润滑计算

介绍了推力轴承油膜刚度的近似计算公式：采用有限元法进行了推力轴承的二维 热弹流动力润滑计算．考虑了粘度－温度关系，并利用有限单元法计算了轴瓦的热变 形和机械变形；在轴承瓦块瓦厚方向近似采用线性分布温度场，并且考虑了水冷管网 的冷却作用．在求得了油膜的压力场之后，利用偏导数法计算了油膜的动力刚度系数。 最后以葛洲坝机组为实例进行了计算，计算结果与实测值吻合得较好。     

Interaction between microbubble and elastic microvessel in low frequency ultrasound field using finite element method

The interaction between microbubble and elastic microvessel wall has been hypothesized to be important in the mechanisms of therapeutic ultrasound applications.In this study,a 2D axisymmetric finite element numerical model is established to study the interaction between elastic microvessel wall and oscillating microbubble in low frequency ultrasound field using fluid solid interaction method.The numerical results show that the bubble oscillation induces the vessel wall dilation and depression.The von Mises stress distribution over the microvessel wall is heterogeneous and the maximum value of the midpoint on the inner vessel wall could reach 0.23 MPa and 1.32 MPa under PNP 0.2 MPa and 0.5 MPa,respectively.When the bubble collapses,the circumferential stress decreases rapidly and the transmural pressure increases dramatically.Noticeably,the circumferential stress becomes compressive with the maximum magnitude 1.83 MPa under PNP 0.5 MPa,larger than the maximum tension value.It is possible that the rapid compression stress during bubble collapse plays important role in mechanical effect on microvessel wall endothelial lining disruption.     

格子Boltzmann方法模拟狭窄颈动脉修复前后的流场

采用格子Boltzmann方法模拟真实人体颈动脉血管狭窄前后脉动流场的速度、压强以及壁面剪切应力分布,给出脉动流影响下流体分离区可能出现的位置以及壁面剪切应力的分布情况,分析脉动血液流在二维不对称动脉分叉血管中容易发生动脉粥样硬化的动力学机制,并对模拟结果进行定性分析,与已有结论进行对比,为血管壁病变和动脉粥样硬化形成机制提供有用信息.     

岩石坍塌作用下埋地集输管道应力变化规律

基于弹塑性力学理论,采用有限元分析方法,建立了岩土坍塌作用下埋地集输管道分析模型,研究了岩石坍塌作用下不同因素对埋地集输管道应力影响规律.结果表明:冲击载荷随石块边长的增加呈指数形式上升,正方体边长改变1.4 m时,冲击载荷可改变22.4 MPa.运行压力、温度、管道铺设坡度对管道壁面应力影响较小,而冲击载荷、腐蚀是埋地集输管道安全的主要影响因素.当冲击载荷大于10.5 MPa时,管道进入塑性变形区.岩石坍塌冲击载荷较大时,管道壁面最大等效应力随着管道径厚比的增加而减少.当径厚比改变了3.8,管道壁面最大等效应力可减小44 MPa;当岩石坍塌冲击载荷较小时,管道壁面最大等效应力出现极小值点.     

液气射流泵内部流场的数值计算

通过闪频仪观测,泵内部流动可分为分层流、液滴流和泡状流.为了简化模拟和计算,将计算区域分为部分喉管和扩散管两块.对液气射流泵喉管内部射流流动,建立抛物型流动方程组,采用控制容积法将方程组离散,并用TDMA法求解;对扩散管内部泡状流,采用双流体模型建立液气两相流方程组,混合有限分析法离散,压力耦合半隐式方法(SIMPLE)求解.数值模拟获得液气射流泵内部流速分布.计算预测的射流碎裂位置与试验观测结果一致;壁面压力分布计算值与试验值吻合较好,趋势相近.计算结果能够较好地反映液气射流泵外部水力性能,为液气射流泵的优化设计与运行提供参考.