颈内动脉狭窄时Willis环的血液动力学数值模拟

为检验Willis环的侧支循环能力,以及在动脉内膜切除手术(CEA)中颈内动脉(ICA)被夹闭前后环内的血液动力学变化情况,利用CT扫描数据以及计算机辅助设计软件建立了某病人的三维Willis环模型,在右侧颈内动脉(RICA)处人为地构建了一系列不同程度狭窄的模型.将血液模拟为非牛顿流体,采用ANSYS-CFX软件对Willis环内的血液稳态流动进行了三维数值模拟.计算结果表明,当狭窄率大于50%时,环内血液重新分配,前交通动脉(ACoA)侧支循环作用比后交通动脉(PCoA)更加重要.在CEA过程中,压力与脑部总血流量成正比.对于ACoA缺失的Wil-lis环,只通过提升压力并不能有效增加脑部供血,术中可以考虑进行分流.研究结果对于临床具有一定的应用价值.     

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.     

颈内动脉狭窄时前交通动脉的血流动力学与血管受力分析

利用核磁共振图像以及CAD、CAE软件建立大脑Willis环有限元模型,视血液为不可压缩牛顿粘性流体,视血管为弹性体.通过ANSYS-CFX软件对正常情况与不同颈内动脉狭窄程度时的Willis环分别进行了流固耦合有限元分析,结果表明,前交通动脉部分的血流随狭窄程度增大呈增大趋势,血管应力集中位置与前交通动脉瘤的发生位置相一致,为临床诊断和治疗脑血管疾病提供了一定依据.     

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。     

管内脉动层流动力学特性研究

采用数值模拟方法对圆管内低频率脉动层流动力学特性进行了研究,分析了管内脉动层流速度以及流体剪切应力分布特性.研究结果表明:脉动层流中出现回流现象,且速度边界效应的范围与脉动频率有关.脉动频率越大,速度边界层范围越小,边界层内速度梯度越大.在边界层内,流体剪切应力的作用方向出现周期性变化.随着振幅A的增大,壁面剪切应力先增后降,然后再增,最后趋近于某一值.而管道压降随着振幅的增大最初变化并不明显,在A=0.6时压降急剧增大,而当A0.8时明显降低.综合考虑脉动频率和振幅对壁面剪切应力与压降的影响规律,存在最佳振幅,且最佳频率为0~2.5Hz.     

大吸附雷诺数下胀-缩壁面管道非稳态流动渐近求解

研究了大吸附雷诺数下,可渗透、膨胀或收缩的半无限长管道中的层流流动. 采用自相似理论,把描述该模型的Navier-Stokes方程转化成一个四阶的非线性微分方程. 应用奇异摄动方法,对该方程进行渐近求解. 分析了不同的膨胀系数、吸附雷诺数对管道流动的影响. 壁面收缩时,边界层变薄;壁面膨胀时,边界层变厚;当膨胀率与雷诺数之比大于1时,管道流动出现回流.     

脉动流对壁面边界层流动的数值研究

为了研究非稳态尾迹对平板表面流动和换热的影响,本文将非稳态尾迹引起的主流速度脉动简化为正弦变化,通过数值的方法研究了脉动频率和振幅对平板壁面边界层流动和换热的影响,研究结果表明:边界层内的速度、壁面温度、壁面摩擦系数和平均换热系数随着时间的变化做周期性脉动;边界层内流动与主流之间存在着相位差,壁面距离越小,相位差越大;边界层内的速度和壁面摩擦系数脉动幅度的大小与主流脉动频率和振幅成正比;壁面温度和壁面平均换热系数的波动大小与主流脉动频率成反比,与脉动振幅成正比,当主流脉动频率和脉动振幅增加到一定值后,靠近壁面的地方出现回流,回流强度与脉动频率和振幅成正比。     

脑循环Willis环控制方程

在循环Ｗｉｌｌｉｓ环定常流模型和脉动流模型的基础上，进一步讨论模型控制方程的求解方法，由于脑部血液循环的复合性，验证脑循环动力学模型和实验循环的相符程度有着重要的意义，通过求解集中参数模型的数据和临床数据的对比，验证了脑循环模型的正确性，并对时域状况进行了分析。根据脑循环集中参数模型对脑部血液循环模型的正确性，并对时域状况进行了分析，根据脑循环集中参数模型对脑部血液循环的代偿功能和其对单侧血液参数     

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.     

幂律流体同心环空内层流脉动流的数值分析

建立幂律流体环空内层流脉动流的数学模型,采用SIMPLE算法进行数值求解,得到幂律流体环空脉动层流的流动特性。结果表明:幂律流体环空脉动流的流动特性与稳态流动时差异较大;环空脉动流在距入口非常短的一段距离内就可达到充分发展,且不同时刻的入口段长度随时间而变化;低脉动频率下速度分布曲线类似于稳态时的抛物形分布,高频率下壁面附近的速度分布曲线发生扭曲,振荡速度的最大值出现在壁面附近;内、外壁面的摩擦系数和轴向压力梯度均近似满足正弦变化规律,脉动频率、振幅和流体流性指数的增加均会使壁面摩擦系数和轴向压力梯度及其变化幅度增大。