發(fā)布時間：2017-12-15 12:01

  本文關鍵詞：紅細胞在毛細血管中的流動形態(tài)分析與仿真

  更多相關文章： 微循環(huán) 計算流體力學 ALE方法 Level Set方法 徑向遷移

【摘要】：研究紅細胞在微循環(huán)中的運動具有十分重要的意義,一方面循環(huán)系統(tǒng)擔負著人體中物質與能量的運輸,是維持生命活動的基礎,而微循環(huán)系統(tǒng)作為與各組織直接接觸的系統(tǒng),更是與相關組織器官的正常功能息息相關。另一方面很多疾病都會對微循環(huán)系統(tǒng)產生影響,這些疾病或是由于微循環(huán)障礙引起,或是其它病變引起,所以微循環(huán)檢測可以作為疾病診斷的重要依據(jù)。因此,分析毛細血管中紅細胞的運動特征及其變形機理可以為揭示相關的生理反應提供有價值的信息。 微循環(huán)研究通常采用的研究方法有三種,分別是理論模型法、觀察實驗法和數(shù)值分析法。早期流體領域的研究主要采用理論模型法,隨著實驗手段的進步,實驗觀察法大大擴展了人們對流體現(xiàn)象的認知,但是流體現(xiàn)象是復雜多變的,研究方法亟需改進,計算流體力學的進步使研究者對真實流體現(xiàn)象的數(shù)值模擬不斷實現(xiàn),成為現(xiàn)在的主流研究方法,亦是本文采用的方法。數(shù)字仿真能夠很好的模擬各種現(xiàn)實問題,但是不同的算法對不同的問題的效果不同,本文針對微循環(huán)流體力學的特性采用了ALE方法和Level Set方法。紅細胞在通過細小的毛細血管時往往會發(fā)生較大的形變,在數(shù)值仿真中這一點非常重要,直接影響仿真結果的精確性,ALE方法在處理這類網(wǎng)格變形過程問題中有明顯的優(yōu)勢,并在其他領域得到廣泛應用。Level Set方法的引入是為了處理運動邊界的移動問題,為了更好的追蹤運動界面,具有強大的拓撲描述力,而且容易實現(xiàn)。 數(shù)字仿真方法需要建立研究對象的模型,對本研究而言,即血管模型,描述血管的尺寸與形狀；流場模型,描述血管內流場的狀態(tài)；紅細胞模型,紅細胞的形狀與膜的特性。然后劃分計算網(wǎng)格,設置相應的屬性和條件,最后進行計算求解。微循環(huán)流體力學環(huán)境復雜,影響因素眾多,本研究主要分析了不同毛細數(shù)Ca下紅細胞的形變,以及毛細數(shù)Ca與粘度比λ對紅細胞徑向遷移的影響。結果表明,當毛細數(shù)增加時,細胞的形變越來越趨向于X軸對齊。細胞的遷移運動隨著細胞向導管中心線的接近而減小,當毛細數(shù)較大時細胞呈現(xiàn)非對稱的形狀,細胞的變態(tài)改變只在最初的瞬變期間有較大變化,隨后進入一個準穩(wěn)態(tài)狀態(tài),逐漸遠離導管壁；遷移速度、形變程度等隨著粘度比的增大而減小。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R318.01;TP391.9

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本文編號：1291856