不同血管条件下的血管机器人外流场对比分析

采用流固耦合技术,对比弹性血管和刚性血管对血管机器人外流场参数,为血管机器人外结构参数设计提供参考．对比分析发现,刚性壁模型中的血液压力比弹性壁模型的变化幅度大,在刚性壁模型中,下游形成一个速度较高的回流区域;而弹性壁模型中,下游分离成两速度较高区域．刚性壁模型对血液的扰动强度高一些,且幅度略大,而弹性壁模型的壁面剪切应力变化范围比刚性壁模型的略大．     

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.     

血管结构对血管机器人外流场的影响研究

血管结构对血流流动参数产生影响,也会对介入的血管机器人外流场产生影响。将螺旋驱动的血管机器人介入到实际血管的血栓变窄位置的下游、分叉位置的上游、弯曲位置的下游,通过两相流场数值模拟分析,发现不同的血管结构对血管机器人外流场影响不同。血流脉动速度上升时,血栓变窄位置流动会对血管机器人产生阻碍作用;分叉位置上游血流使血管机器人尾流低速区增大;弯曲位置下游血流使血管机器人近前部速度不均匀,尾部有较大区域的低速涡流区,会影响机器人运行;而且均是头部受到红细胞的剪切应力较大。血流脉动速度下降时,血栓变窄位置血流会对血管机器人产生助推作用;分叉位置上游血流会使血管机器人前端区域速度非均匀分布,会对血管机器人运行产生影响;弯曲位置下游血流使血管机器人头部低速区的范围较大,而尾部流速较高:除了分叉位置上游血流红细胞对血管机器人头部产生较大的剪切应力,其他两种结构下血流红细胞对机器人尾部剪切应力较大。     

格子Boltzmann方法模拟二维轴对称狭窄血管内的脉动流

将格子Boltzmann方法应用到二维轴对称余弦狭窄血管模型,模拟比较加入脉动后流场速度、压强和剪切应力分布,并详细分析了不同狭窄模型、Reynolds数和Womersley数对血液流动规律的影响,从而为研究血管壁病变和动脉硬化形成机制提供了有用的理论参考.     

兔腹主动脉狭窄血流动力学模型参数

目的:研究两种动脉狭窄模型下血管血流动力学参数,为临床评估动脉狭窄恶化程度提供参考.方法:根据动脉狭窄影像学的特点用计算机辅助设计技术(CAD)建立两种不同狭窄模型,采用计算流体力学(CFD)方法,在周期性脉动速度入流,刚性壁面及血液为牛顿流体的条件下,对一个心动周期内狭窄部位的流场进行数值模拟分析研究.结果和结论:动脉狭窄处近心端血流速度变大,剪切力变大,容易使狭窄处出现血栓,远心端血流速度降低,剪切力降低更容易加速狭窄的发展.     

不同血压环境下椎动脉粥样硬化仿真研究

针对椎动脉粥样硬化后脑组织缺血现象,探讨血管狭窄及血压变化下的血流动力学响应,根据剪切应力及流速对动脉易损部位进行预测.基于CTA影像数据,利用逆向方法构建了椎动脉单侧狭窄模型,开展椎动脉壁面与血流双向流固耦合仿真,观察血流矢量速度与血管壁面剪切应力变化.通过与临床椎动脉狭窄术前术后流速对比,验证了椎–基底动脉有限元模型有效性.结果显示,随血压级别升高,基底动脉顶端产生动脉瘤区域局部发生壁面剪切应力下降现象,狭窄侧椎动脉流速下降,健康侧椎动脉流速提升,基底动脉整体流速上升,加剧血液对动脉瘤冲击作用.研究结果为进一步开展对椎–基底动脉粥样硬化模型的血流动力学的响应机理研究奠定基础,为椎–基底动脉血管扩张手术提供理论依据.     

扇形射流的空气动力学特性

基于两种不同的射流孔宽度及宽广的射流参数范围,对扇形射流垂直入射至主流时进行了空气动力学试验研究.测量了不同射流参数下管内的轴向压力分布,并且对不同结构的射流槽的试验结果进行了比较.结果表明:射流出口为锐边时,压力峰值出现在射流下游的稀薄区域;射流出口为圆边时,压力峰值出现在射流入射区.最后,测量了垂直入射时的局部水力损失,发现在高流速比下,水力损失的试验结果明显低于理论计算值.     

复杂血管内两相流数值模拟

为了更全面的了解复杂血管内部流动状况,采用液固两相流模型和脉动速度入口条件,对分叉弯曲复杂血管内部两相流动进行模拟分析。通过对其压力、速度、流线、壁面剪切应力、红细胞体积浓度分布等流动参数分析,发现在血管弯曲和分叉区域,血液流动复杂,容易产生低速回流区或二次回流,而且剪切应力较低,红细胞体积浓度较高。     

90°弯管下游管路流场的非定常特性

借助分离涡模拟(DES)方法,对圆形截面90°弯管内部及下游管路内湍流流场的流动特性进行了研究.分析了不同入流速度、入流直径和弯管中心线半径对下游流动及壁面压力波动的影响.计算结果表明:弯管小半径附近区域发生边界层分离,在下游出现拟序结构及壁面压力波动;提升入流速度能使频谱特性向高频次发展;改变管路直径并不改变内部流场的主要特征;降低弯管曲率可有效降低下游管路壁面上的压力波动.     

基于剪切稀化效应的血液流体-扩张血管耦合模型的血管损伤分析

在考虑血液流体的剪切稀化效应的前提下,分析了人体血管支架、狭窄血管和血液的耦合作用,以及血管支架介入对血管损伤的影响,构建了S型与N型血管支架耦合系统的动力学模型,采用血管的斑块峰值应力、血管壁面的峰值切应力及峰值等效应力等参数来评价斑块易脆性和血管再狭窄等血管的损伤性能.结果表明,与S型支架相比,N型支架的血管斑块峰值应力、血管壁面峰值切应力及其峰值等效应力均较低,能够降低斑块脆性断裂的风险;在N型支架的血管扩张区域的低壁面切应力区域较小且通流截面较大,从而降低了血管再狭窄的发生概率.