【摘要】：動脈硬化意味著血管內(nèi)壁出現(xiàn)異常增厚,導(dǎo)致血管(管道和管口)變窄。動脈一旦出現(xiàn)了局部狹窄,必將對血液流動產(chǎn)生影響,引起膽固醇進一步沉積等問題,導(dǎo)致局部狹窄進一步發(fā)展。 由于血液具有磁性和導(dǎo)電性,是典型的生物磁流體,因而在磁場作用下,血液的流動和換熱特性將會發(fā)生改變。本文建立考慮壁面彈性變形、血液粘度變化的數(shù)學(xué)模型對磁場作用下狹窄動脈內(nèi)的血液流動和傳熱特性進行了數(shù)值研究。 首先,數(shù)值研究了彈性壁面對血液動力學(xué)特性的影響。相對剛性模型而言,彈性模型的血液流速和狹窄喉部負壓有所上升,壁面剪應(yīng)力有所下降。彈性管內(nèi)流速峰值比剛性管內(nèi)流速峰值高約3.7%;彈性管內(nèi)流體壓力極值比剛性管內(nèi)的流體壓力極值高約9.1%;較之剛性模型,彈性模型? = 0°及? = 180°壁面的切應(yīng)力極值分別小11.5%和5.2%。 其次,比較了將血液視為牛頓流體和非牛頓流體的數(shù)值模擬結(jié)果,發(fā)現(xiàn)狹窄區(qū)下游非牛頓流體的渦尺度小于牛頓流體的渦尺度,無磁場作用時牛頓流體渦尺度約為非牛頓流體渦尺度的4倍;磁場作用下牛頓流體渦尺度約為非牛頓流體渦尺度的1.5倍。 最后,數(shù)值研究了載流直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場以及豎直方向局部非均勻磁場對遠離心臟處狹窄動脈內(nèi)的血液流動和換熱的影響。在載流直導(dǎo)線磁場作用下,狹窄區(qū)下游流線不再對稱分布,流體經(jīng)過狹窄區(qū)后向遠離磁源的方向偏移,靠近磁源的渦急劇擴張,渦尺度約為無磁場作用時的4倍,遠離磁源的渦明顯收縮。遠離磁源側(cè)流體溫度升高,最大溫升達0.9K,磁源附近大部分區(qū)域流體溫度降低,最大溫降為0.36K。遠離磁源的壁面溫度升高,其壁面溫度與靠近磁源的壁面最大溫度差值可達0.96K。而在沿豎直方向變化的局部非均勻磁場作用區(qū)域,靠近磁源的渦急劇擴張,遠離磁源的壁面較靠近磁源的壁面溫度高,最大溫差達1.3K;磁場作用區(qū)域下游,遠離磁源的壁面附近出現(xiàn)一尺度較大的渦,其壁面溫度較靠近磁源的壁面溫度低,最大溫差達2.2K。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：R35
【圖文】：

圖 1.1 血管內(nèi)壁異常增厚示意圖礙會造成心血管系統(tǒng)生理異常，并極有可能引起醫(yī)療衛(wèi)生現(xiàn)狀報告》顯示，心血管病已成為當今造成嚴重影響和威脅的重大疾病，全球每年因心成為全球性公共衛(wèi)生問題。國家衛(wèi)生部心血管告》收集并分析了中國心血管病患者的信息，報年有明顯增加，達 260 萬至 320 萬。報告還對心

能精確描述真實血管及其內(nèi)部血流狀態(tài)的血管壁及蓬勃發(fā)展，利用計算機進行數(shù)值研究己成為時下流，越來越多研究者利用數(shù)值模擬的方法對生物磁流向是對具有局部狹窄、分岔、彎曲這些復(fù)雜幾何特運動規(guī)律進行模擬。靶向位置的磁流體聚集進行了研究。實驗裝置如圖 別如圖 1.3 (a)、(b)。分析表明，磁流體核心區(qū)在流區(qū)外圍梯度變大，外圍的流體將磁流體傳輸進磁場區(qū)的激發(fā)作用下，出現(xiàn)次流，來自核心區(qū)外部的磁度低、磁場梯度小，該區(qū)域無法克服流體動力，故聚集結(jié)束，核心區(qū)容積不斷減小。核心區(qū)消散過程

(b)圖 1.3 磁場作用下流體影像圖及數(shù)值模擬圖 Ganguly 等[32]還模擬了磁場作用下管道中磁流體流動的兩向強迫對流傳熱情況。實圖如圖 1.4，速度場和溫度場圖如圖 1.5。研究表明，僅當磁場強度大到 Kelvin 力大，流動才受磁場影響；由于熱邊界層的不對稱性以及由此產(chǎn)生的流體磁化系數(shù)的空造成冷流體向磁極方向移動。因而，磁場使冷壁附近產(chǎn)生渦，從而改變對流能量輸度分布，強化傳熱。附加磁極有利于傳熱，因為其能產(chǎn)生附加回流區(qū)�？倐鳠崃康拇呕娏鳑Q定，磁極間的相對位置也在一定程度上影響總傳熱量。圖 1.4 實驗裝置示意圖

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本文編號：2753687