【摘要】：動(dòng)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(dòng)脈一旦出現(xiàn)了局部狹窄,必將對(duì)血液流動(dòng)產(chǎn)生影響,引起膽固醇進(jìn)一步沉積等問題,導(dǎo)致局部狹窄進(jìn)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(chǎng)作用下,血液的流動(dòng)和換熱特性將會(huì)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(duì)磁場(chǎng)作用下狹窄動(dòng)脈內(nèi)的血液流動(dòng)和傳熱特性進(jìn)行了數(shù)值研究。 首先,數(shù)值研究了彈性壁面對(duì)血液動(dòng)力學(xué)特性的影響。相對(duì)剛性模型而言,彈性模型的血液流速和狹窄喉部負(fù)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(chǎng)作用時(shí)牛頓流體渦尺度約為非牛頓流體渦尺度的4倍;磁場(chǎng)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(chǎng)以及豎直方向局部非均勻磁場(chǎng)對(duì)遠(yuǎn)離心臟處狹窄動(dòng)脈內(nèi)的血液流動(dòng)和換熱的影響。在載流直導(dǎo)線磁場(chǎng)作用下,狹窄區(qū)下游流線不再對(duì)稱分布,流體經(jīng)過狹窄區(qū)后向遠(yuǎn)離磁源的方向偏移,靠近磁源的渦急劇擴(kuò)張,渦尺度約為無磁場(chǎng)作用時(shí)的4倍,遠(yuǎn)離磁源的渦明顯收縮。遠(yuǎn)離磁源側(cè)流體溫度升高,最大溫升達(dá)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(yuǎn)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(dá)0.96K。而在沿豎直方向變化的局部非均勻磁場(chǎng)作用區(qū)域,靠近磁源的渦急劇擴(kuò)張,遠(yuǎn)離磁源的壁面較靠近磁源的壁面溫度高,最大溫差達(dá)1.3K;磁場(chǎng)作用區(qū)域下游,遠(yuǎn)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(dá)2.2K。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：R35
【圖文】：

圖 1.1 血管內(nèi)壁異常增厚示意圖礙會(huì)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(bào)告》顯示，心血管病已成為當(dāng)今造成嚴(yán)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(guó)家衛(wèi)生部心血管告》收集并分析了中國(guó)心血管病患者的信息，報(bào)年有明顯增加，達(dá) 260 萬至 320 萬。報(bào)告還對(duì)心

能精確描述真實(shí)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(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值研究己成為時(shí)下流，越來越多研究者利用數(shù)值模擬的方法對(duì)生物磁流向是對(duì)具有局部狹窄、分岔、彎曲這些復(fù)雜幾何特運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行模擬。靶向位置的磁流體聚集進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)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(jìn)磁場(chǎng)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(chǎng)梯度小，該區(qū)域無法克服流體動(dòng)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(chǎng)作用下流體影像圖及數(shù)值模擬圖 Ganguly 等[32]還模擬了磁場(chǎng)作用下管道中磁流體流動(dòng)的兩向強(qiáng)迫對(duì)流傳熱情況。實(shí)圖如圖 1.4，速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)圖如圖 1.5。研究表明，僅當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度大到 Kelvin 力大，流動(dòng)才受磁場(chǎng)影響；由于熱邊界層的不對(duì)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(dòng)。因而，磁場(chǎng)使冷壁附近產(chǎn)生渦，從而改變對(duì)流能量輸度分布，強(qiáng)化傳熱。附加磁極有利于傳熱，因?yàn)槠淠墚a(chǎn)生附加回流區(qū)�？倐鳠崃康拇呕娏鳑Q定，磁極間的相對(duì)位置也在一定程度上影響總傳熱量。圖 1.4 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2753687