三维非定常水的跨血管壁流动与大分子的跨血管壁传质

对水的跨血管壁流动与大分子的跨血管对流-扩散传质提出一个统一的三维非定常模型,研究了内皮细胞在转换过程中形成漏的缝隙后的大分子跨壁传质,其浓度随时间的增长,内皮细胞截面形状对浓度分布的影响及生理参数对浓度分布的影响,采用解析方法求出了水跨壁流动的速度场与压力场的分析解,根据以前学者对血管壁的超微结构研究,将血管壁分为4层,用数值模拟方法求解了低密度脂蛋白（LDL）、血清白蛋白（albumin）以及辣根过氧化酶（HRP）三种大分子在各层的浓度分布,结果表明,随着时间的增长,在不同时刻,低剪切流中内皮细胞截面形状接近圆形时,大分子在漏的缝隙处浓度大小和分布范围,都大于高剪切流中内皮细胞截面被拉长时的情形;弹性层厚度等参数显著地影响传质,浓度分布随时间的增长与轴对称结果类似,即漏的缝隙处有一明显的浓度尖峰,在两侧浓度迅速减少,浓度尖峰值和浓度分布的范围随着时间的增长而降低与变小,这些结果对了解动脉粥样硬化形成的机理有重要意义。     

血液流动模拟方法对比分析

对现有主要血液流动模拟方法进行了对比研究.以单个直血管为研究对象,分别用牛顿单相流模型、非牛顿单相流模型、液固两相流剪切稀化模型、液固两相流颗粒动力学模型和血液两相流修正模型计算了血液流场,然后对比了五种模型模拟得到的血液动力学参数:血液流速、红细胞体积分数、流体粘度和壁面剪切应力.结果表明:血液组成和粘度方程的选择对血液速度场计算结果有明显影响;流体本构方程和升力公式对壁面剪切应力计算结果均有明显影响;液固两相流颗粒动力学模型计算得到的血液粘度远偏离正常的血液粘度,模型不适用于模拟稳态血液流动;血液两相流修正模型可以较准确模拟红细胞在血管内的径向分布及其影响.研究结果可为今后相关研究中血液模拟方法的选择提供指导.     

血液锥形分离杯内血液流动稳定性的边界摄动解

本文首次用边界摄动方法求解了二相同角速度转动的圆锥面间(窄间隙)均质流体的流动,和锥面间流动稳定性,证实了在小轴向Re数、窄间隙血液分离杯中血液流动的稳定性.并进而采用一种新的数学技巧证实了二相同角速度转动的圆柱面间(窄间隙)流动流体动力稳定性. 理论分析得到上海医疗器械研究所实验的证实.     

弯曲血管中的血液流动和大分子传质

采用数值模拟的方法,研究主动脉弯曲血管中的定常/脉动流动及低密度脂肪蛋白(LDL)和血清白蛋白(Albumin)传质．计算结果表明,对于主动脉弓模型,二次流漩涡的位置随时间变化．在弯曲变化比较剧烈的区域大分子浓度较高,壁面浓度外壁高于内壁．这些流动变化比较剧烈的区域可能是动脉硬化或血栓形成的危险区域．     

锥形血管入口区域内管壁与血液的耦合运动

本文研究了锥形血管入口区域内血管壁与血液间的耦合问题。对具有锥度角的弹性血管入口区域内的管壁运动和血液流动建立的相互耦合作用的数学模型，在满足相应的边界条件下求得了一组血液流动的速度分布公式、压力分布公式以及管壁运动公式，得出了一些重要的结论。     

流动化学激光的运动论研究

本文探讨用于连续波流动化学激光分析的运动论模型,着重讨论了非均匀加宽效应的影响,所得结果适用于激光频率与线形中心频率一致和不一致的情况。并将本结果与通常使用的速率模型的结果作了比较,当加宽参数η>1时,两模型的结果几乎完全一致;η越小、频移参数ξ越小,两模型的结果相差越大,η约小于0.2时,速率模型便不能正确计算非均匀加宽效应的影响,而运动论模型则能描述这一影响。     

发展流动与形成流动

本文着重研究振荡状态下的管流问题.从基本的Navier-Stokes方程出发,进行线性化之后采用虚宗量Bessel函数的方法求解,得出了一组描述圆管振荡状态下发展流动的速度分布、压力分布公式.它们较之Atabek等人推导的公式更为简明和易于计算.并且,在相同的条件下简化为形成流动的表达式后,两者的公式完全一致.数值计算还表明,本文公式的理论结果无论是和Atabek等人的理论计算结果比较,还是和他们的实验结果比较,都是相当一致的.     

中医滚法推拿对血液流动影响的数值研究

研究了中医滚法推拿的血液动力学机制．用狭窄轴向运动来模拟滚法推拿,通过轴对称非线性模型和含网格重分算法的任意欧拉-拉格朗日有限元方法研究狭窄轴向运动的轴对称刚性管中的粘性流动．流量和管壁切应力通过数值求解Navier-Stokes方程得到．数值结果表明,狭窄运动的频率,也就是滚法推拿的频率对流量和管壁切应力有很大的扰动作用．滚法推拿中另一个可变参数——刻划狭窄严重程度的狭窄度,对流量和管壁切应力同样表现出显著影响．这些数值结果可以为推拿的临床应用提供一些值得参考的数据．     

一般系统结构理论与人体血液自然运动环行为关系定理

在人体血液自然运动过程中,人活体内存在顺时针的血液自然运动,由于静脉血液成分在其起源处成分不同,存在自然分类,这也就形成了多个以不同成分进行顺时针运动的血液自然运动环,这些不同成分的血液自然运动环在自然交汇的过程中就会自然发生关系,应用一般系统结构理论研究这些活体血液自然运动环之间的关系,得出人体血液自然运动环关系定理及血液自然运动环之间关系的模型,应用一般系统结构理论,研究人体血液复杂自然运动环网络的关系流,包括肠系膜上静脉流、肠系膜下静脉流、脾静脉流、肝静脉流、肾静脉流、下腔静脉流、上腔静脉流等和人体血液复杂自然运动环网络行为或功能之间的关系及规律,将推动人体血液复杂自然运动环网络的研究.     

运动壁面槽道流动的直接数值模拟

采用谱方法,在曲线坐标系下对不可压缩Newton流体的N-S方程进行求解,采用定义在物理空间中的流动物理量以避免使用协变、逆变形式的控制方程．在计算空间采用Fourier-Chebyshev谱方法进行空间离散,时间推进采用高精度时间分裂法．为了减小时间分裂带来的误差,采用了高精度的压力边界条件．与其他求解协变、逆变形式控制方程的谱方法相比,该方法在保持谱精度的同时减小了计算量．首先通过静止波形壁面和行波壁面槽道湍流的直接数值模拟,对该数值方法进行了验证;其次,作为初步应用,利用该方法研究了槽道湍流中周期振动凹坑所产生的流动结构．     

圆锥形血管中的振荡发展流动

本文在小锥度角的假设下,研究了圆锥形血管的非定常振荡的发展流动问题.导得了相应的速度分布公式.分析表明,所有收缩的圆锥形血管的流动都是发展流动,而且锥度角对发展流动的影响随着锥度角的增大而增大.     

脉象的血管位移波理论*/sup>

本文从医学和力学的分析解释出发,提出采用粘弹性简支梁的数学模型研究血管的位移波,得到了位移波与血管弹性以及血管、血液粘性耗散之间的关系,并讨论了中医脉学中滑脉、浮脉、沉脉类与血管位移波之间的对应关系.计算结果和超声波实测结果十分符合.     

固壁近旁Stokes流中粘性液滴的运动和变形

发展了一种模拟固壁近旁轴对称Stokes流中粘性液滴的运动和变形及直接计算固壁上应力的边界积分方法．用此方法对不同的液滴-固壁初始相对间距、粘度比、表面张力和浮力联合参数以及环境流动参数情况进行了数值实验．数值结果显示,由于环境流动和浮力的作用,随着时间的推进,液滴在轴向压缩,在径向拉伸．当环境流动的作用弱于浮力作用时,随着时间的推移,液滴上升并向上弯,固壁上由液滴运动所引起的应力不断减小．当环境流动的作用强于浮力作用时,随着时间的推移,液滴变得越来越扁．在这种情形,当大初始间距时,壁面上的应力随液滴的演变而增大;当小初始间距时,由环境流动、浮力及壁面对流动的较强作用的联合影响,此应力随液滴的演变而减小．由于液滴运动所引起的壁面应力的有效作用仅限于对称轴附近的一个小范围内,且此范围随液滴与固壁的初始间距增大而增大．应力的大小随初始间距增大而大为减小．表面张力对液滴变形有阻止作用．液滴粘性会减小液滴的变形和位置迁移．     

血液自然分布单位全面血液关系流的实现与维护

在全面关系流管理理论的基础上,研究人体血液自然分布单位组织全面血液关系流的实现与维护.实现关系流应该从关系流的性质、时间约束、血液自然分布单位的状态与行为,以及可行性等方面综合考虑.当全面关系流建立起来后,人体组织就基于血液关系流建立起自然法则,当血液关系流不再适用时,相关的血液自然分布单位需进行关系流的再设计,以适应新的组织行为.     

Wavelets and Optical Flow Motion Estimation

This article describes the implementation of a simple wavelet-based optical-flow motion estimator dedicated to continuous motions such as fluid flows. The wavelet representation of the unknown velocity field is considered. This scale-space representation, associated to a simple gradient-based optimization algorithm, sets up a well-defined multiresolution framework for the optical flow estimation. Moreover, a very simple closure mechanism, approaching locally the solution by high-order polynomials is provided by truncating the wavelet basis at fine scales. Accuracy and efficiency of the proposed method are evaluated on image sequences of turbulent fluid flows.     

磁场、多孔性和各向异性动脉壁有多处狭窄段时对血液流动的影响

建立一个血液流动的数学模型:多孔介质在磁场作用下,血液流过一段有多处狭窄段的弹性动脉;用一个各向异性的弹性圆柱形管道模拟动脉,用粘性不可压缩的导电流体表示血液,动脉有轻微的局部性狭窄,形成一段内腔局部变窄的动脉,并完成该模型的数学分析．详细阐述了血管壁参数对血液流动的影响,参数包括纵向和圆周向的粘弹性应力分量Tt和Tθ、血管壁的各向异性度γ、血管及其周边结缔组织的总质量M、完全栓管中粘性约束的贡献C和弹性约束的贡献K,并用图形表示壁面剪切应力的分布、径向和轴向的速度等．还研究了狭窄形状参数m、渗透率常数κ、Hartmann数Ha和血管狭窄区的最大高度δ,对血液流动特征的影响．研究表明,流动受到周边结缔组织（动脉壁运动）的影响式微,血管壁的各向异性度,是确定动脉材料的一个重要指标．进一步发现壁剪切力分布,随着Tt和γ的增加而增加,随着Tθ,M,C和K的增加而减少．壁面剪切应力分布的传播,以及壁面处阻力阻抗的传播,栓管与自由管相比要低得多;狭窄段咽喉处的剪切应力分布特性,完全栓管和自由管正相反．靠近中心线的俘获区大小,随着渗透率κ的增加而增大;随着Hartmann数Ha的增加而减小．最后,狭窄段非对称时,逐渐形成俘获区;狭窄段对称时,不出现俘获区,各向同性自由管（无初始应力）中俘获区的大小,比完全栓管中的小得多．     

Micro-Electro-Elastic Modeling of Electric Field- and Stress-Driven Domain Wall Motion

Recently, increasing interest in functional materials such as piezoceramics has been shown. Such materials are characterized by properties, which can be significantly changed by external stimuli, such as stress, electric or magnetic fields. We outline a micro-electro-elastic model for the evolution of electrically and mechanically poled domains incorporating the surrounding free space. To this end, recently developed incremental variational principles (Miehe & Rosato [1]) for local dissipative response need to be extended to gradient-type phase-field models, including an embedding into the free space. The variational setting serves as a natural starting point for a compact and symmetric finite element implementation, considering the mechanical displacement, the electric polarization treated as an order parameter, and the electric potential induced by the polarization as the primary variables. The latter is defined on both the solid domain as well as the surrounding free space. (© 2011 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)