發(fā)布時(shí)間：2017-09-13 03:30

  本文關(guān)鍵詞：高切應(yīng)變率條件下血栓孔口流動(dòng)的數(shù)值模擬

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【摘要】：近年來,人工心臟、支架等人造器官在世界范圍內(nèi)被廣泛地開發(fā)。然而這些人造器官對(duì)血細(xì)胞的破壞卻始終是制約其進(jìn)一步發(fā)展的主要因素之一。對(duì)血細(xì)胞的破壞主要包括血栓和溶血。血栓和溶血可由多種理化因素引起,血液的不合理流動(dòng)是其產(chǎn)生的重要因素。醫(yī)療流體器械往往具有較為復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu),這將增加血細(xì)胞破壞的可能性。故而從血液流動(dòng)出發(fā)研究血栓和溶血的生成具有重要意義。關(guān)于血栓的研究,采用修正的k-￡紊流模型對(duì)孔口流進(jìn)行了數(shù)值模擬,運(yùn)用差分法編程計(jì)算得到了它的流場(chǎng)。在考慮了血液組成成分之間化學(xué)反應(yīng)的情況下,模擬了血液成分(主要為血小板)在孔口流流場(chǎng)下的輸移,得到了血液成分的隨時(shí)變化,并分析了模型參數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。通過壁面通量模型模擬了非血管壁面對(duì)血液成分的影響(主要為血小板的沉積),分析了不同孔口管形狀對(duì)血小板沉積的影響。并且采用了耗散粒子動(dòng)力學(xué)方法模擬孔口流中血小板的碰撞和凝集,分析了孔口形狀對(duì)結(jié)果的影響,并且分析了模型參數(shù)的不同取值對(duì)結(jié)果的影響。研究結(jié)果顯示：孔口流的流線在孔口處收縮,孔口周圍的切應(yīng)變率比較大,并且不同孔口形狀下的流場(chǎng)也不相同；該血栓模型對(duì)模型參數(shù)較為敏感；濃度輸移的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行血液成分之間發(fā)生轉(zhuǎn)化,活化血小板在壁面的沉積越來越多,得到了活化血小板在壁面沉積數(shù)量的隨時(shí)變化并且計(jì)算了沉積數(shù)量的初始梯度作為血小板的沉積率；通過比較孔口流動(dòng)的平均切應(yīng)變率和血小板沉積率的關(guān)系發(fā)現(xiàn)高平均切應(yīng)變率下的血小板沉積率也高,也就是說應(yīng)盡可能地減少流體器械內(nèi)的切應(yīng)變率以降低血栓生成的可能。最后比較分子擴(kuò)散系數(shù)和渦流擴(kuò)散系數(shù)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)渦流擴(kuò)散系數(shù)下血液成分濃度更加均勻,然而血液成分總量保持一致。采用耗散粒子動(dòng)力學(xué)方法的研究發(fā)現(xiàn),血液在孔口管內(nèi)流動(dòng)時(shí)血小板之間發(fā)生碰撞和凝集現(xiàn)象；孔口流動(dòng)中耗散粒子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)模型參數(shù)較為敏感；不同孔口形狀下血小板的碰撞和凝集過程也不相同,高的平均切應(yīng)變率對(duì)應(yīng)血小板在壁面的附著量。關(guān)于溶血的研究,利用商業(yè)軟件ANSYS對(duì)離心血泵在不同工況下其內(nèi)部的血液流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了這些工況下的流場(chǎng)�；诹鲌�(chǎng)信息,計(jì)算了不同工況下的溶血評(píng)價(jià)量,分析了影響血泵溶血評(píng)價(jià)量的因素。同一比轉(zhuǎn)速下所計(jì)算的泵在高流量下的揚(yáng)程較低,同一流量下泵在高比轉(zhuǎn)速下的揚(yáng)程也高；不同工況下泵內(nèi)都產(chǎn)生了漩渦；泵在高流量和高比轉(zhuǎn)速下的壁面切應(yīng)力也較高：同一比轉(zhuǎn)速下泵在高流量下溶血評(píng)價(jià)量也較高,同一流量下泵在高比轉(zhuǎn)速下的溶血評(píng)價(jià)量也較高。本文主要通過數(shù)值模擬的方法研究了人工臟器開發(fā)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的血栓和溶血的問題,說明了數(shù)值模擬方法在該領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值,為相關(guān)研究提供借鑒。
【關(guān)鍵詞】：孔口流 血泵 血栓 溶血 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R318.1
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 研究背景9
• 1.2 血栓和溶血形成的現(xiàn)象9-10
• 1.3 血栓的研究進(jìn)展10-11
• 1.4 溶血的研究進(jìn)展11-12
• 1.5 研究?jī)?nèi)容12-13
• 第2章 差分法模擬庫愛特流和孔口流內(nèi)血栓的生成13-44
• 2.1 血栓模型及模型的修改13-17
• 2.1.1 背景13
• 2.1.2 血栓模型及其修改13-16
• 2.1.3 壁面通量模型16-17
• 2.2 庫愛特流內(nèi)血栓生成17-21
• 2.2.1 計(jì)算內(nèi)容17
• 2.2.2 流場(chǎng)17-18
• 2.2.3 血液成分的輸移和血小板的沉積18-21
• 2.3 孔口流內(nèi)血栓生成21-37
• 2.3.1 計(jì)算內(nèi)容21
• 2.3.2 孔口流的計(jì)算模型及模型參數(shù)的敏感性分析21-26
• 2.3.3 孔口流的流場(chǎng)計(jì)算及初始血液濃度分布26-29
• 2.3.4 固定參數(shù)值下AB孔口管內(nèi)濃度輸送和活化血小板的沉積29-34
• 2.3.5 不同孔口管下計(jì)算結(jié)果的比較34-37
• 2.4 渦流擴(kuò)散系數(shù)下的計(jì)算結(jié)果37-43
• 2.4.1 血液成分的擴(kuò)散系數(shù)37-38
• 2.4.2 渦流擴(kuò)散系數(shù)下血液成分的濃度輸移38-43
• 2.5 結(jié)論43-44
• 第3章 耗散粒子動(dòng)力學(xué)法模擬孔口流內(nèi)血小板之間的碰撞和凝集44-54
• 3.1 耗散粒子動(dòng)力學(xué)方法44-46
• 3.1.1 耗散粒子動(dòng)力學(xué)回顧44
• 3.1.2 耗散粒子動(dòng)力學(xué)模型44-46
• 3.2 計(jì)算條件46
• 3.2.1 流場(chǎng)計(jì)算46
• 3.2.2 血小板的初始條件46
• 3.3 計(jì)算結(jié)果及其分析46-52
• 3.3.1 血小板之間的凝集46-47
• 3.3.2 耗散粒子動(dòng)力學(xué)的模型參數(shù)敏感性分析47-50
• 3.3.3 不同孔口形狀下血小板在壁面的附著50-52
• 3.4 結(jié)論52-54
• 第4章 血泵的溶血評(píng)價(jià)54-66
• 4.1 血液破壞項(xiàng)目54
• 4.1.1 背景54
• 4.1.2 血液破壞項(xiàng)目概要54
• 4.2 血泵流場(chǎng)的計(jì)算條件54-59
• 4.2.1 簡(jiǎn)介54-56
• 4.2.2 流場(chǎng)計(jì)算的邊界條件56-57
• 4.2.3 紊流模型57-58
• 4.2.4 網(wǎng)格劃分58-59
• 4.3 泵的工作特性59-65
• 4.3.1 泵的流動(dòng)特性59-60
• 4.3.2 流線60-62
• 4.3.3 流場(chǎng)變量的斷面分布62-63
• 4.3.4 壁面切應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果63-65
• 4.4 溶血評(píng)價(jià)分析65
• 4.5 結(jié)論65-66
• 第5章 結(jié)論與建議66-68
• 5.1 全文總結(jié)66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 致謝71-72
• 附錄72-78
• 1 控制方程的離散化-有限差分法72-78
• 1.1 網(wǎng)格生成方法72
• 1.2 一般坐標(biāo)的變換72-74
• 1.3 差分法離散控制方程74-78
• 攻讀碩士期間參加的學(xué)術(shù)會(huì)議和發(fā)表的論文78-79

【相似文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 裔英明;高切應(yīng)變率條件下血栓孔口流動(dòng)的數(shù)值模擬[D];揚(yáng)州大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：841261