發(fā)布時(shí)間：2021-04-17 15:15

　　動(dòng)脈粥樣硬化斑塊可引起動(dòng)脈管腔嚴(yán)重狹窄,血液流過(guò)大幅收窄的動(dòng)脈可能會(huì)有不同的流量特性,并在斑塊表面和動(dòng)脈壁產(chǎn)生不同的作用力。管腔內(nèi)的擾流和力場(chǎng)可能會(huì)對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和循環(huán)血細(xì)胞產(chǎn)生嚴(yán)重影響。同時(shí),由于纖維帽的鈣化可能引起應(yīng)力集中導(dǎo)致破裂。本文主要針對(duì)狹窄動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)和鈣化纖維帽力學(xué)性能展開(kāi)研究。通常缺乏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的數(shù)值模擬算算往往是沒(méi)有說(shuō)服力的,但是該領(lǐng)域既無(wú)法實(shí)現(xiàn)病變血管的在線測(cè)量,同時(shí)也缺乏實(shí)驗(yàn)研究。因此,本文將利用光纖光柵傳感特性來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),通過(guò)該實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬對(duì)本文的算法進(jìn)行驗(yàn)證,利用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的算法對(duì)本文的研究?jī)?nèi)容展開(kāi)研究。對(duì)于血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)研究,本文采用一個(gè)簡(jiǎn)化模型模擬一個(gè)非牛頓脈動(dòng)血液流過(guò)由動(dòng)脈粥樣硬化引起的、不同狹窄程度的動(dòng)脈血管。結(jié)合目前大量研究都是基于單斑塊狹窄動(dòng)脈研究的現(xiàn)狀和大量的伴生斑塊病變血管在臨床中被發(fā)現(xiàn)這個(gè)實(shí)際情況,本文將系統(tǒng)的研究含有伴生斑塊的病變血管。通過(guò)改變伴生斑塊之間間距、前斑塊高度、前斑塊空間位置,對(duì)后斑塊上流體壁面剪切應(yīng)力和梯度、流體壁面正應(yīng)力和剪切速率的影響進(jìn)行研究。由這個(gè)理想模型獲得的計(jì)算結(jié)果可以揭示更為復(fù)雜的動(dòng)脈狹窄血流特征,... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

斑塊的發(fā)展過(guò)程

d /ds計(jì)算，其中 s 是沿血管壁的弧長(zhǎng)。耦合分析算不同于固體計(jì)算，流體計(jì)算有一個(gè)特點(diǎn)就是在歐拉節(jié)點(diǎn)和計(jì)算區(qū)域保持相對(duì)固定，因此在運(yùn)用 CFD 計(jì)要通過(guò)特殊的方法（動(dòng)網(wǎng)格法）來(lái)解決這一問(wèn)題。 動(dòng)網(wǎng)格法：對(duì)于固體結(jié)構(gòu)而言，在結(jié)構(gòu)計(jì)算過(guò)程中，之一就是網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的位移，可以直接將幾何模型邊界直接輸入。同時(shí)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)數(shù)值模擬是基于拉格朗日坐點(diǎn)都是可以運(yùn)動(dòng)的，所以網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)都是正常的。耦合分析中，由于血管壁為自由邊界，因此需要考慮 壁 變 形 引 起 的 流 場(chǎng) 變 形 ， 對(duì) 于 流 場(chǎng) 部 分Remeshing 的方法對(duì)流場(chǎng)網(wǎng)格更新，并且將血液和血為 System Coupling。

Transient Structural 模塊，該算法基于分區(qū)的耦合算法，即分別對(duì)固體和流體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，流體網(wǎng)格利用 Fluent 動(dòng)網(wǎng)格法進(jìn)行更新，網(wǎng)格場(chǎng)的計(jì)算數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)置 fluid-solid interface 插值傳遞所需的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳遞順序?yàn)椋菏紫扔?jì)算流體，并且將計(jì)算結(jié)果中的壓力傳遞到血管壁上，之后通過(guò)對(duì)血管壁計(jì)算得到節(jié)點(diǎn)位移，將此位移返回給血液，通過(guò)動(dòng)網(wǎng)格法更新流場(chǎng)。2.3 仿真驗(yàn)證本驗(yàn)證是基于 Alireza Gholipour 等人[25]研究中的三層膜結(jié)構(gòu)病變血管模型的數(shù)值模擬，本文算法采用 2.2.2 節(jié)中給出的雙向流固耦合算法，通過(guò)仿真結(jié)果與文中結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證來(lái)說(shuō)明本文流固耦合算法的有效性。圖 2-2是本文所建立了含斑塊的動(dòng)脈三維模型。圖 2-2(c)中模型采用含有一個(gè)斑塊的三分膜結(jié)構(gòu)，即血管分為內(nèi)膜、中膜、外膜三層膜；斑塊表面被纖維帽覆蓋；血管模型總長(zhǎng)度為 16mm，斑塊高度 1.26mm，斑塊肩寬2mm；血管外徑為 4.5mm，內(nèi)膜、中膜、外膜三層膜的厚度分別為 0.23、0.31 和 0.34mm。斑塊生長(zhǎng)于內(nèi)膜和中膜之間（如圖 2-2(c)所示）。(a)(b)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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