摘要：目的研究不同支架参数对血管壁面再狭窄的影响,为设计支架形式提供参考和依据。方法根据支柱的螺纹节距、支柱数目、支柱线径、支架突入流域深度、支柱截面形状对支架进行分组,利用三维计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟方法研究各个参数的不同设置对血管壁面剪切应力分布的影响。结果支架的支柱线径对壁面剪切应力影响最为显著,并且支架参数中节距变短、支柱数目增加、线径变宽、突入流域深度增加会导致壁面低剪切应力区域面积增加;相对于三角形与正方形截面形状,圆形截面支架导致的低剪切应力区域面积更少。结论支架在设计过程中应采用圆形截面,而且应尽可能缩小线径,增长节距,减少支柱数目,减小突入流域深度。

摘要：背景:动脉瘤中置入支架后血液流动状态的改变,为研究支架置入后再狭窄的发生提供了前提和条件,而数值模拟分析是一种很好的技术手段。目的:探究支架置入对个体化颅内动脉瘤血液动力学的影响,以及支架表面剪切应力的分布特征。方法:依据1例颅内动脉瘤患者的CT影像数据,进行数据的提取、优化,建立个体化颅内动脉瘤实体化模型;设计矩形截面螺旋形支架的三维模型,并通过布尔运算,得到带有支架的动脉瘤模型,并通过对该模型支架表面剪切应力的分布情况来分析再狭窄发生的可能。结果与结论:通过探究不同血流速度与血液黏度对支架表面剪切应力的影响发现,在同一个时刻中支架表面大于40 Pa的剪切应力区域,随血流速度和血液黏度的增大而增大;而剪切应力不足0.5 Pa的区域,随血液黏度的增大有所减小,当速度为0时分布最大。该支架对于动脉瘤的生长或破裂起到了抑制作用,但发生再狭窄的区域很大,需要对支架进行优化或从新选型,以使支架的剪切应力保持在0.5-40 Pa的理想范围之中,并保证在心动周期的不同时刻里剪切应力的脉动变化尽可能减小,以达到防止支架置入后发生血管内部的再狭窄目的。

摘要：自激振荡腔室结构的无量纲参数对自激振荡脉冲射流减阻特性有重要影响。以上下游管径比d2/d1、上游入口管腔径比DT/d1和腔室长径比L/DT为三个关键结构参数,以出口壁面平均剪切应力表示壁面摩擦阻力,以出口流道平均速度梯度表示流体内摩擦阻力,分析了无量纲结构参数对自激振荡脉冲减阻特性的影响。采用大涡模拟数值方法和面心复合设计相结合,计算得到了初始样本点集。通过面心复合设计与响应面法结合来建立响应面近似模型,并采用NSGA-II算法对自激振荡腔室无量纲结构参数进行多目标优化,得到自激振荡腔室无量纲结构参数的Pareto最优解集,并引入权重与中心点结构进行对比。结果表明:d2/d1对出口壁面平均摩擦阻力起主导作用,并随着d2/d1的增大而减小,d2/d1,DT/d1,L/DT无明显交互作用。DT/d1对出口流道平均内摩擦阻力起主导作用,并随着DT/d1的减小而减小,d2/d1与L/DT之间存在明显交互作用。与中心点结构相比,出口壁面平均摩擦阻力和出口流道平均内摩擦力分别减少了43.01%和54.52%。经过多目标优化后的自激振荡腔室减阻性能得到了显著提高,研究结果为自激振荡脉冲减阻增输装置设计提供理论基础。

摘要：微血管的结构特征密切影响血液流动行为,体外构建微血管网络模型是研究微血管血流动力学的有效方法。本文基于计算流体力学及有限元理论基本原理,结合默里定律,设计不同结构的微血管网络,研究包括血管直径、分叉角度、血管长度在内的关键结构参数与微血管网络中剪切应力分布情况之间的关系。结果表明,分支参数,即相邻两层血管管径之间的关系,是决定剪切应力分布的主要因素。分叉角度的变化可能引起分叉处剪切应力大小的显著变化。本文的研究结果是对基于默里定律的体外微血管网络设计原则的补充,为构建不同的生理、病理情况下的剪切应力模型提供理论依据,为基于微流控芯片等技术在体外构建微血管网络提供理论支持。

摘要：为了更好地满足体外循环装置和人工心脏的运行要求,该文采用RANS方法和SSTk-ω湍流模型对一种双吸式血液泵进行了三维定常湍流计算;在详细分析血液泵内部流动特征的基础上,对泵的水力部件如叶轮及压水室进行了设计优化,并探讨了各种设计对血液泵主要运行参数的影响。结果表明:压水室隔舌附近的流道容易出现较大的局部壁面剪切应力,是泵内血细胞容易受到损伤的危险区域;适当增大压水室断面面积有利于提高泵的水力效率;选择较大的叶片出口安放角时血液泵可获得较高的扬程,但采用径向叶片叶轮(出口叶片安放角为90°)时须设法控制流动扩散及其对泵性能的影响;所设计叶轮的平均壁面剪切应力为20～26 Pa,小于损伤血细胞的临界值。

摘要：为了研究强化管管内污垢特性,选取一组直肋管与光管管内颗粒污垢实验进行了分析,对光管和不同几何设计的3种内置直肋管进行了研究,实验所用颗粒为氧化铝和氧化铁颗粒,平均直径分别为1.75μm和2.11μm,质量密度约为1 500mg/L,实验段的热流密度约为13kW/m2.实验发现,光管的污垢热阻渐进值最小,其次是型号为30/10,30/20,15/10的直肋管,为此建立了一半理论化模型,对影响颗粒污垢形成的主要因素进行了研究.污垢模型从最常用的质量平衡模型出发,分别讨论了质量传递系数、壁面剪切应力、黏附几率、污垢抗分散强度的影响因素,理论模型与实验结果吻合良好.另外,在进行相应简化后,对实验相应管型进行了二维数值分析,数值分析采用控制容积法和标准k-ω模型.为解释不同管型在抗垢性能上的差异,讨论了不同管型的近壁面流场分布以及壁面剪切应力对颗粒污垢沉积的影响,发现壁面剪切力越大,污垢热阻值越小,而肋间距是影响壁面剪切力的重要几何参数.数值模拟结果与经验公式和实验结果相比也有合理的偏差.

摘要：三维细胞支架作为体外骨组织细胞培养的重要一环,对三维细胞支架进行数值模拟可为体外细胞培养提供依据,当前使用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)的方法模拟流体的参数变化规律相对较多,而使用流固耦合的方法相对较少,因此,文中通过ANSYS Workbench软件,用流固耦合的方法模拟细胞体外培养中3种不同结构多孔支架的力学响应。根据流固耦合模拟的支架壁面剪切应力分布与细胞生物学研究结果进行对比,得出丝径为0.30 mm,孔隙率为91.44%的box2型多孔支架较适合细胞的生长,并通过对流体y轴方向上的压力和速度分析,得出支架结构和丝径大小与流体速度和压力间的联系,支架丝径越大,流体在支架区域y轴方向速度增幅越大,初始压力越大。研究结果可为体外细胞培养支架的选择提供依据,并通过支架表面的受力情况和流体参数的变化规律为细胞种植和培养液流速控制提供参考。

摘要：为了提高血管支架对血管内膜变形的匹配度和降低内膜增生概率,将血管支架设计为六韧带手性蜂窝结构,探究血管支架植入后的力学特性及在血液流动过程中壁面切应力情况。通过SolidWorks建立血管-血液-支架三维模型,基于双向流固耦合法,在Ansys Workbench中对不同壁厚的血管支架进行力学特性分析。研究表明:这种六韧带手性蜂窝结构血管支架在血流作用下,结构受到压力时,使刚性节点受力旋转,切向韧带收缩,支架整体在轴向和径向上同时收缩,整体体积减小,使支架在植入运输过程中避免对血管生物组织造成损伤,植入后轴向与径向同时扩张,利于血管支架定位;适当减小血管支架壁厚可以有效地降低壁面低剪切应力区域面积,减小内膜增生概率。

摘要：目的 降低左心室磁悬浮辅助泵的血栓形成概率和溶血风险,提升辅助泵供血效率。方法 利用计算流体动力学方法,研究泵体出口直径、出口角度、出口与泵内壁面连接处圆角尺寸和转子与壳体间间隙对流场的影响,优化泵体内部结构,改善流体动力学性能。结果 新一代左心室磁悬浮辅助泵与上一代辅助泵相比,泵内壁面最大壁面剪切应力(wall shear stress,WSS)降低约23. 6%,辅助泵内转子壁面最大WSS降低约47. 4%,WSS>200 Pa区域面积降低约76. 2%,出口流量提升约14. 4%。结论 新一代左心室磁悬浮辅助泵内部血流流迹趋于平缓,血流流体动力学性能有综合提升。研究结果为今后左心室磁悬浮辅助泵的优化设计及相关实验研究提供参考依据。

摘要：通过正交实验设计分析了工艺参数对微孔发泡注塑成型过程中熔体黏度、壁面剪切应力的影响。结果表明,熔体黏度随着注塑速率和超临界流体含量的增大而降低,壁面剪切应力随着注塑速率和超临界流体(SCF)含量的增大而减小。结合气泡破裂模型得到:壁面处气泡临界破裂尺寸随着注塑速率和SCF含量的增大而减小,而熔体温度对熔体黏度、壁面剪切应力及气泡破裂形变的影响不大。