一种基于集总参数的心血管系统仿真模型及心音产生机理

基于流体力学与电气网络的相关基础理论,建立一种基于集总参数的心血管系统仿真模型.该心血管系统仿真模型分为三个子模型:体循环子模型、肺循环子模型及心脏子模型.重点分析了体循环子模型和心脏子模型,给出收缩压、舒张压、射血分数等血流参数和仿真波形图,并对心音产生机理进行了分析.然后在此基础上进行扩展,增加了肺循环、血管、耦合壁等,使其形成一个闭合的循环回路,构成了心血管系统仿真模型.利用状态变量分析法建立该模型的数学表达式,并进行模拟仿真,得出心室心房血容量、心房心室压力、动脉血流量等仿真结果,该结果符合健康心脏的生理状况,并且利用该模型仿真了高血压病态和心衰病态状况,仿真结果与临床表现基本一致,表明本文提出的心血管系统仿真模型具有实际的可行性.     

降雨入渗过程中土质边坡的固-液-气三相耦合分析

边坡降雨入渗过程伴随着地下水湿润锋面的推进、孔隙气体的迁移和土体的变形,涉及土体固-液-气三相耦合作用.以往对边坡在降雨入渗条件下的非饱和渗流过程及其对边坡稳定性的影响研究大多基于单相流（Richard方程）模型或水-气两相流模型,而较少从固-液-气三相耦合角度分析孔隙气体迁移和土体变形对降雨入渗过程和稳定性变化过程的影响.本文基于连续介质力学原理和混合体理论,建立了边坡土体固-液-气三相耦合数学模型和有限元数值模拟方法.采用Liakopoulos砂柱排水实验成果验证了耦合模型和计算程序的正确性,深入分析了气体边界条件对排水过程的显著影响.在此基础上,采用固-液-气三相耦合模型,研究了土质边坡在降雨入渗过程中的地下水渗流、气体迁移以及变形和稳定性演化过程,揭示了孔隙气体迁移过程和土体变形过程对边坡湿润锋面的推进以及稳定性变化的阻滞和延缓作用.研究成果对于暴雨诱发滑坡机理与防治研究具有一定参考价值.     

固体火箭发动机点火瞬间流固耦合综述

流固耦合是流体力学与固体力学交叉而产生的一门新兴力学分支,它主要研究固体在流场作用下的各种力学行为以及固体变形或运动与流场的相互作用规律．20世纪90年代,美国“大力神4”助推发动机首发试验失败后,固体火箭发动机点火过程中的流固耦合现象逐渐被研究人员所认识,并在实际应用中迅速发展．本文针对流固耦合在固体火箭发动机上的应用进行了归纳和总结,分别从点火燃气流动、药柱变形和实验研究三个方面综述了国内外的发展现状与趋势．以此为基础,初步探讨了我国开展固体发动机点火瞬间流固耦合研究的方法,为固体发动机装药设计提供了一定参考．     

介质阻挡放电等离子体流动控制的研究

在等离子体激励因素诱导流场变化实验和数值模拟分析的基础上,探索了介质阻挡放电等离子体流动控制的效应．结果表明湍流模型比层流模型可获得更好的结果．通过平板流动实验与压气机叶栅实验相结合的措施,研究了等离子体对外流、内流加速与抑制流动分离的耦合作用．实验结果表明：等离子体激励可以改变边界层的速度特性;在流速低于20m／s时,等离子体激励可显著改善栅后总压和速度分布特征;流速接近50m／s时,等离子体仍会明显改变总压和速度的最小值;可见,在低速流动条件下,采用等离子体激励方式能达到抑制流动分离的目的．     

心脏血液耦合动力系统的混沌同步模型

建议了一种心脏血液耦合动力系统的混沌同步模型。由心脏自持弛张振动，血液在心脏内的流动动力学和窦房结自律性振动三部分相互耦合，建构成１个七维非线性动力系统，右心和左心两部分之间的协调运动用１个七维自混沌同步系统逼近。数值模拟实验表明，该模型具有混沌性态，其中代表心脏整合心肌细胞膜电位变量的时间波形与从正常人体记忆的某些导联的心电图（ＥＣＧ）在表象形态上相似，该模型在一定程度上可表征正常人体心脏的复杂     

风雪流灾害数值模拟研究进展

风雪流为空气挟带着雪粒子运行的非典型的气一固两相流。通过国内外学者六十多年的研究,在风雪流的运动特性、垂直分布规律以及输运规律、雪粒子的物理性质等方面取得了一系列研究成果,基础理论研究日趋成熟,提出了湍流扩散理论。在风雪流数值模拟方面,提出了FLOW-3D、CFD（Fluent）、IAP94、SNOWPACK等一些模型和软件。由于数值模拟工作开展较晚,建立的模型和开发的相关软件还不够完善。气一固两相流理论模拟没有考虑雪的物理性质随时问和环境的变化,模型总体比较简单,难以直接用来分析复杂地区风雪流灾害的规律。今后气-固两相流理论和多场耦合理论应该是风雪流研究的重难点,进一步开发适应复杂地区的、精度更高的专业软件,加强灾害评价方法的研究与应用。     

路基上双块式无碴轨道道床板疲劳特性影响因素分析

以路基上双块式无碴轨道为研究对象,建立钢筋与混凝土纵向相互作用力学模型、双块式无碴轨道三维有限元静力学模型、列车-双块式无碴轨道垂向耦合动力学模型.根据轴向温度荷载、混凝土收缩荷载、温度梯度荷载及列车荷载作用下道床板混凝土及钢筋应力时程曲线,运用雨流计数法,得到耦合荷载作用下的应力谱.利用Miner线性疲劳累积损伤准则...     

基于压力驱动节点配水量模型的供水管网震后水力分析

本文提出了一个基于压力驱动节点配水量模型的供水管网震后供水能力评价方法.采用Monte Carlo模拟分析得到管网震后供水满足率均值,作为管网震后供水能力评价结果;在单次模拟分析中采用随机抽样方法确定管道地震破坏状态,并形成管网震后水力模型,基于压力驱动节点配水量模型进行管网震后水力平差计算.在案例分析中,分别应用本文方法与美国Cornell大学开发的供水管网震后水力功能分析软件GIRAFFE评价某城市供水管网在不同地震烈度作用下的供水能力.结果表明,本文方法分析结果与GIRAFFE分析结果的变化规律一致,相同模拟收敛条件下本文方法所需Monte Carlo模拟运行次数少于GIRAFFE软件,本文方法进行单次Monte Carlo模拟的计算时间少于GIRAFFE软件;在基于压力驱动节点配水量模型的管网震后水力分析模型中,管道破坏造成的漏水量会同时降低该管道上游和下游节点供水满足率,与管网震害实际情况相符.     

页岩气多尺度复杂流动机理与模型研究

页岩气储层纳微米孔隙、裂缝结构复杂,存在多尺度流动,气体的流动规律不同于常规气藏.本文对多孔介质内气体流动进行了研究,利用努森数划分不同尺度下气体流态,阐明了不同区域的流动机理和流动特征;综合考虑达西渗流、滑移扩散效应、井筒附近高速非达西效应等多重非线性效应,建立了页岩气储层多尺度统一流动模型.引入页岩气储层基质-压裂缝耦合两区模型,建立了页岩气储层压裂井定压条件下的两区压力分布和产能预测方程,并结合生产实例进行了参数敏感性分析.结果表明:随着滑移扩散系数、分形系数、压裂半径的增大,页岩气井产能增加,且增加幅度减小;考虑高速非达西效应较不考虑高速非达西效应时,页岩储层产能偏低,且高速非达西效应的影响小于滑移扩散对产能的影响.该模型为体积压裂页岩气产能预测及开发指标优化提供了理论依据.     

人体动脉血管的粘性流体力学模型与中心动脉血压估计

中心动脉血压与心血管疾病有着密切关联,准确的中心动脉血压估计是心血管病,特别是高血压病管理的关键技术.现有中心动脉血压估计方法,如通用传递函数法和多点移动平均法,均基于临床实验和经验,缺少系统理论基础且为通用方法,不能排除心血管个体差异对估计结果的影响.我们从粘性流体力学控制方程出发,建立了人体动脉血管网络模型,由测量出的桡动脉起始端和末端血压波形计算出被测者的动脉血管网络模型个性化参数,并由此推导出升主动脉—桡动脉传递函数,从测出的桡动脉血压波形计算出中心动脉血压波形为区别于现有中心动脉压测算方法,我们的方法简称为＂模型法（MCAP）＂.该方法不仅具有理论依据,也考虑了不同个体的心血管特性（如：血管顺应性、血流阻力、血液流动惯性）,保证了估计结果的可靠性和准确性.我们在北京医院对50例被试进行中心动脉血压计算实验.实验结果表明,通过模型法（MCAP）得到的中心动脉血压波形优于通过通用传递函数法（GTF）和多点移动平均法（NPMA）得到的结果（与侵入式血压波形的相关系数：rMCAP=0.9667,rGTF=0.9025,rNPMA=0.8099）.基于模型法计算获得的收缩压与舒张压结果（误差均值（SBP/DBP）=3.9mmHg/3.6mmHg,误差标准差（SBP/DBP）=7.7mmHg/2.9mmHg）符合AAMI标准（误差均值5mmHg;误差标准差8mmHg）.     

基于MATLAB的空调房间温控系统的仿真研究

针对空调房间温度的非线性变化纯滞后惯性大等突出问题，建立了一个空调室温控制模型。根据这一模型提出了一种模糊Smith—PID最优控制策略，使用MATLAB对空调房间温度的模型失配时鲁棒特性、抗干扰特性、动态特性等进行仿真研究。结果表明：模糊Smith—PID控制效果均优于常规PID和传统Smith-PID控制，响应快、抗干扰性强、鲁棒性好，并能使房间温度控制在给定温度±0．1℃附近，超调几乎为零，是一种实用而简便的控制方法。     

基于FLUENT的NA63A系列翼型气动特性对比分析

利用计算流体力学软件FLUENT6．3．2对在风力发电领域应用较为广泛的NA63A系列翼型的外部流场进行数值模拟,采用Spalar-S．Allmaras湍流计算模型求解该系列翼型在不同攻角下的压力、速度分布。进而对NA63A系列不同翼型在相同攻角下以及网种翼型在不同攻角下的气动特性进行对比分析并总结规律,为该类翼型的性能研究提供了一定的理论依据。     

基于FLOWMASTER软件的引气系统仿真分析

为准确模拟飞机导管引气系统在各工况下的运行状态,在研究飞机引气系统结构及流体网络算法原理的基础上,基于一维流体仿真技术建立了引气系统计算模型,根据实际工况对系统进行了稳态和瞬态分析。重点考察了系统中各主要元件的运行情况及节点的压力、温度等关键参数的变化规律。仿真结果表明,系统及各主要元件均满足设计与控制要求,可为我国民用客机导管系统的优化设计提供一定的理论参考。     

What’s new in the renin-angiotensin system?

Angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) is a recently discovered homologue of the key enzyme of the renin-angiotensin system, the angiotensin-converting enzyme. The ACE2 enzyme is mainly expressed in cardiac blood vessels and tubular epithelia of the kidneys. Together with ACE2's unique metallocarboxypeptidase activity, the restricted tissue distribution suggests a distinctive physiological function in blood pressure, blood flow and fluid regulation. The ace2 gene was mapped to quantitative trait loci affecting susceptibility to hypertension in rats. Furthermore, ACE2 appears to be a negative regulator of ACE in the heart. ACE2 messenger RNA and protein levels are substantially regulated in the kidney of diabetic and pregnant rats. The mechanism of ACE2 function and its physiologic significance are not yet fully understood; however, as ACE2 differs in its specificity and physiological role from ACE, this opens a new potential venue for drug discovery aimed at cardiovascular disease, hypertension and diabetic complications.     

100ZG型渣浆泵固液两相流的模拟分析

100ZG型渣浆泵具有耐磨、耐腐蚀、运行效率高等优点，被广泛应用于冶金、电力、石油等生产部门。由于输送介质的多样性和复杂性．使得对该类型渣浆泵的理论研究还落后于普通清水泵。本文采用工程上常用的Mixture多相流模型以及扩展的k-ε模型，利用改进的SIMPLE算法进行求解。对该类渣浆泵的整体固相速度分布、静压和总压分布进行模拟，从而得出压力和速度的变化规律并对渣浆泵内部许多重要过流部件进行能量损失分析，为该类型渣浆泵的性能研究提供了一定的理论依据。     

偏离设计工况时离心泵内部流场的数值模拟

通过高效数值模拟的方法分析通流部分的气动性能,对叶轮进行优化改进,扩容改造,从而提高效率,可靠性,安全性.主要采用FLUENT,在双参考坐标系下,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散,选用标准k-s湍流模型,SIM-PLEC方法求解,对原模型泵进行非设计工况下内部流场的叶轮和蜗壳的耦合数值模拟,主要是变转速和变流量调节.得出变转速调节下全流场的速度和压力分布均与原模型相似,但转速过低时则出现明显不同;变流量模拟时,无论是大流量还是小流量,在叶轮流道和蜗壳区均出现了较为严重的回流和漩涡区,并对这一现象进行了分析.最后对原模型蜗壳提出了一些改造意见,指出了偏心蜗壳在蜗舌处的回流情况较对称蜗壳好一些.     

Hemodynamic studies in acute venous stasis edema in rats

An increase in venous pressure in the rat tail is known to result in acute edema. Acute venous stasis edema of the rat tail was induced by applying a force-controlled banding of standard tension (200 g) proximally for a period of 6-12 h. The hemodynamic changes of acute venous stasis edema were evaluated using non-invasive plethysmography, fluorescence angiography, computer thermography and invasive radioactive microsphere techniques. It is shown here that reduction of tail circulation to 40% of the control value is followed by prolonged vascular disorder characterized by genesis of reversible edema, increased total blood flow to the tail and decreased local cutaneous blood flow, without affecting the general hemodynamics. The cutaneous circulation (decreased blood flow) seems to be principally involved in the edemogenic response, whereas the deeper vessels (hyperemia) may or may not play a determinant role in acute experimental venous stasis edema in rats.     

Mechanical forces in lymphatic vascular development and disease

The lymphatic vasculature is essential for fluid homeostasis and transport of immune cells, inflammatory molecules, and dietary lipids. It is composed of a hierarchical network of blind-ended lymphatic capillaries and collecting lymphatic vessels, both lined by lymphatic endothelial cells (LECs). The low hydrostatic pressure in lymphatic capillaries, their loose intercellular junctions, and attachment to the surrounding extracellular matrix (ECM) permit passage of extravasated blood plasma from the interstitium into the lumen of the lymphatic capillaries. It is generally thought that interstitial fluid accumulation leads to a swelling of the ECM, to which the LECs of lymphatic capillaries adhere, for example via anchoring filaments. As a result, LECs are pulled away from the vascular lumen, the junctions open, and fluid enters the lymphatic vasculature. The collecting lymphatic vessels then gather the plasma fluid from the capillaries and carry it through the lymph nodes to the blood circulation. The collecting vessels contain intraluminal bicuspid valves that prevent fluid backflow, and are embraced by smooth muscle cells that contribute to fluid transport. Although the lymphatic vessels are regular subject to mechanical strain, our knowledge of its influence on lymphatic development and pathologies is scarce. Here, we discuss the mechanical forces and molecular mechanisms regulating lymphatic vascular growth and maturation in the developing mouse embryo. We also consider how the lymphatic vasculature might be affected by similar mechanomechanisms in two pathological processes, namely cancer cell dissemination and secondary lymphedema.     

Smooth muscle in the hepatic artery,portal vein and hepatic vein within the liver of the raccoon and guinea pig

Summary The amount and arrangement of smooth muscle in the intrahepatic vessels suggests that the guinea pig would be a good animal model for studying mechanisms controlling intrahepatic portal vein blood flow, while the raccoon would be good for studying hepatic vein mechanisms of control.