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三维锥形弯曲动脉中的脉动流的数值模拟

陈小平  
【摘要】: 弯曲动脉内的血液脉动流问题是医学、生物学、生物流体力学及生物医学工程等多门学科研究的重要对象。本文主要将更贴近实际情形的锥形血管和等截面血管对比,讨论了主动脉弓和S形动脉的血液流动规律,分析了速度、压力、壁面切应力、涡度等血液动力学物理参量的变化情况,揭示了锥度角效应,说明了血管的形状以及管径的变化在脉动流中具有重要的影响,为实际研究提供了更切实的材料和更可靠的分析资料。本文的工作主要如下: 1、第二章中介绍了求解Navier-Stokes方程的SPH无网格方法。通过二维数值算例,说明了SPH方法在处理Navier-Stokes方程上是可行的、有效的。 2、第三章中介绍了三维锥形主动脉弓中的脉动流的数值模拟。利用有限元方法对带锥度和等截面的两种主动脉弓模型进行了计算,通过三个周期的计算给出了相对稳定的结果。由此给出锥度对非定常情况下的脉动流的各个物理学参数的影响规律。说明了在脉动流研究中锥度角效应是不容忽略的。 3、第四章中介绍了三维带锥度S形动脉中脉动流的数值模拟。采用三维四面体单元离散了带锥度和等截面的两种S形血管模型,通过有限元方法求解了这两种模型。比较了对应的数值结果,揭示出锥度角效应在S形动脉中的重要影响。说明了血管的形状及管径的变化是脉动流研究中的重要因素。


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