房水的分泌、流動、循環(huán)和排出對維持眼睛正常的生理功能至關(guān)重要。房水對抗流出阻力而排出,形成眼內(nèi)壓。正常的眼內(nèi)壓不僅具有穩(wěn)固眼睛形態(tài)的作用,還具有重要的生理功能。當(dāng)房水的排出受阻時（出流通道阻力增加或堵塞）,眼內(nèi)壓就會升高,增加引發(fā)眼部疾病的風(fēng)險。因此,系統(tǒng)、深入地研究眼前節(jié)內(nèi)房水的流體力學(xué)機制,有助于加深對眼部疾病本質(zhì)的認(rèn)識,為眼部給藥或手術(shù)控制與治療提供理論參考。由于眼前節(jié)中房水的體內(nèi)無創(chuàng)測量尚無法獲得,數(shù)值模擬無疑是最佳的選擇之一。介觀的晶格Boltzmann方法具有算法簡單、并行度高、復(fù)雜幾何邊界易于處理等優(yōu)勢,特別適合于人眼流體力學(xué)這一解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多因素相互作用的復(fù)雜流動領(lǐng)域的研究。因此,本文采用晶格Boltzmann方法詳細的研究了人眼前節(jié)中房水動力學(xué)的問題,并使用本文提出的模型研究了眼內(nèi)植入虹膜固定型人工晶狀體后對眼前節(jié)中房水動力學(xué)的影響。主要研究內(nèi)容如下:（1）建立了一種模擬人眼房水流體力學(xué)的耦合的晶格Boltzmann模型,該模型包含不可壓縮的Navier-Stokes流,熱對流和擴散以及Darcy滲流。使用Boussinesq近似將不可壓縮的Navier-Stoke... 

【文章來源】：廣西師范大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)人眼的主要解剖結(jié)構(gòu)和(b)眼前節(jié)中房水的流動路徑[1]

廣西師范大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2.1DdQm模型的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)：(a)D2Q7，(b)D2Q9，(c)D3Q15和(d)D3Q19。(1)D2Q7模型：0,00cos1/3,sin1/31,,6iiiiie。(2.12)016211,,3122sc。(2.13)(2)D2Q9模型：0,00cos1/2,sin1/21,2,3,42cos21/4,sin21/45,6,7,8iiiiiiiie。(2.14)014584111,,,99363sc。(2.15)(3)D3Q15模型：

小節(jié)將介紹這幾種邊界條件的理論推導(dǎo)和計算模擬過程，并對其使用范圍和計算性能進行分析。如果沒有特別說明，本章均采用LBM的碰撞流動步驟和D2Q9模型對邊界條件進行闡述。2.3.1周期邊界條件在數(shù)值模擬中，如果模擬的流場在空間上呈現(xiàn)或近似出現(xiàn)周期性的變化，則在進行邊界處理時可采用周期邊界條件。周期邊界條件是在流場演化過程中，靠近邊界處的流體點從一側(cè)邊界流出，經(jīng)過一個時步從另一側(cè)邊界流入，因此周期邊界條件能夠嚴(yán)格保證流場的質(zhì)量和動量守恒。周期邊界條件的基本思想如下：流場左右邊界采用周期邊界條件，如圖2.2所示。如果流場內(nèi)流體點向右遷移，已知邊界流體點B在t時刻的分布函數(shù)1,5,8fB,t經(jīng)過一個時步t，流動到另一側(cè)邊界流體點A處的分布函數(shù)為1,5,8fA,t+t；如果流場內(nèi)流體點向左遷移，已知邊界流體點C在t時刻的分布函數(shù)3,6,7fC,t，則可求得邊界未知流體點D在tt時刻的分布函數(shù)3,6,7fD,t+t。周期邊界條件的表達式為：,,iinioutfxttfxt。(2.36)圖2.2周期邊界示意圖2.3.2反彈邊界條件反彈邊界條件是處理靜止無滑移邊界的一類常用且簡單的方法。在該類邊界條件中，邊界點分布函數(shù)的流出方向被簡單地設(shè)定為流入方向的反方向[52]。在使用LBM模擬時，常用的兩種類型的反彈邊界條件為全程反彈和半程反彈[72]。(1)全程反彈如圖2.3所示為全程反彈示意圖，臨近邊界流體點B的分布函數(shù)4fB,t在t時刻以離散速度4e向固壁點A流動，經(jīng)過一個時步t到達固壁點A處，與固壁發(fā)生碰撞后(分布函數(shù)不執(zhí)行碰撞步驟)，直接以離散速度2e向流體點B流動，經(jīng)過一個時步t到達流體點B處，即是臨近邊界流體點B的未知分布函數(shù)2fB,t2t。同理，已知臨近邊界流體點

【參考文獻】：
期刊論文
[1]LBM中基于半程反彈的統(tǒng)一邊界條件研究[J]. 凌風(fēng)如,張超英,陳燕雁,覃章榮.  廣西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020(01)
[2]拉坦前列素和毛果蕓香堿對DBA/2J小鼠房水動力學(xué)及眼壓控制作用的研究[J]. 邢超,高常青,雷苑,孫興懷.  中國眼耳鼻喉科雜志. 2019(04)
[3]人眼前房三維重建與房水流場數(shù)值模擬[J]. 郭競敏,張虹,王軍明.  眼科新進展. 2015(04)
[4]人眼有限元建模與仿真的研究進展[J]. 趙亞麗,戴培山,李玲,盛韓偉,吳靜.  中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2015(02)
[5]房水動力學(xué)臨床研究進展[J]. 劉超啟,王方,郭濤.  國際眼科縱覽. 2012 (06)
[6]人眼房水動力學(xué)系統(tǒng)的建模與仿真方法研究[J]. 鞠穎,王博亮,吳世輝,黃曉陽,萬明習(xí).  生物物理學(xué)報. 2003(02)

博士論文
[1]人眼房水動力學(xué)與藥物運輸數(shù)值研究[D]. 張峰.華中科技大學(xué) 2017
[2]晶格玻爾茲曼方法對血液流的初步研究[D]. 李華兵.復(fù)旦大學(xué) 2004



本文編號：3027559