磁场和Hall电流对狭窄动脉中血液流动的影响

对一个水平向不对称、竖直向对称,带有轻微狭窄的动脉,提出了血液磁流体动力学流动的微极模型.为了估计狭窄形状的影响,几何上加以适当地考虑,通过选取不同的参数(称为形状参数),很方便地改变水平向的狭窄情况.在不同形状参数、Hartmann数和Hall参数下,计算了流动参数,例如流速、流动阻力(阻力阻抗)、狭窄区域血管壁面剪应力分布以及狭窄最大凸起高度位置处(狭窄喉部)的壁面剪应力大小.结果表明,流动阻力随着确定狭窄情况参数值和Hall参数值的增大而减小,并随着Hartmann数的增大而增大.对任意给定的Hartmann数和Hall参数,血管壁面剪应力和血管狭窄部位凸起最大高度处的管壁剪应力,具有与流动阻力相反的特征.最后,给出了Hartnmrm数和Hall参数对水平速度的影响.     

流固耦合作用下狭窄颈动脉内非Newton血流分析

采用计算流体力学方法分别对6种狭窄率的颈动脉内非Newton瞬态血流进行流固耦合数值分析.研究了狭窄率对颈动脉内血流动力学分布的影响,以探索狭窄率与颈动脉内粥样斑块形成的关系.结果表明,狭窄率不同的颈动脉内血流动力学分布特性明显不同,与0.05,0.1,0.2,0.3和04这5种狭窄率的颈动脉内血流动力学分布特性相比,狭窄率为0.5的颈动脉内血流动力学分布独特,狭窄部位附近区域存在面积较大的低速涡流区;复杂血流作用下,该区域分布低壁面压力,异常壁面切应力,较大管壁形变量和von Mises应力;血流速度低使血液中脂质、纤维蛋白等大分子易沉积,低壁面压力引起的明显“负压”效应引发脑部供血障碍,异常壁面切应力作用下粥样斑块易破裂与脱落,并堵塞脑血管,较大的von Mises应力易引起应力集中,导致血管破裂,为脑卒中发生提供有利条件.因此,狭窄率越大对颈动脉内血流动力学分布的影响越显著,促进颈动脉粥样斑块形成与发展,并引发缺血性脑卒中.     

主动脉弓及分支血管内非稳态血流分析

运用流体力学中的三维非定常Navier-Stokes方程作为血液流动的控制方程,并采用计算流体力学方法对人体主动脉弓及分支血管内非Newton(牛顿)血液黏度模型下血流进行瞬态数值模拟.分析了一个心动周期内不同时刻血流动力学特征参数的分布对动脉粥样硬化斑块形成的影响,并与Newton血液黏度模型下的血管壁面压力和壁面切应力特征参数进行对比.结果表明:与Newton血液模型相比,非Newton血液模型下血流分布更符合真实血流特性;在心动收缩期,分支血管外侧壁附近存在面积较大的低速涡流区,该区域内血管壁面压力与壁面切应力具有较大的变化量,血液中的血小板、脂质和纤维蛋白等易沉积,血管内壁易疲劳损伤并发生血管重构,促使动脉粥样硬化斑块形成;而在心动舒张期,分支血管内血流速度分布均匀,血管壁面压力与壁面切应力变化量较小,血管壁受到较小的应力作用,对动脉粥样硬化斑块形成的作用较小.     

双向流固耦合作用下狭窄左冠状动脉内两相血流分析

基于血流与血管壁间双向流固耦合作用,将血液设为两相流体,运用计算流体力学方法对左冠状动脉内血流进行瞬态数值模拟.研究了一个心动周期内典型时刻下左冠状动脉内血流分布特性,并与Newton(牛顿)血液和两相血液模型对比,分析了两相血液和流固耦合作用对血流特性的影响.结果表明,左冠状动脉左回旋支远段和钝缘支近心端外侧分布了低速涡流区,该区域内壁面切应力和红细胞体积分数均较小,为动脉粥样硬化的形成与发展提供了合适的生理环境.左冠状动脉分叉处管壁形变量较大,引起管壁内膜功能发生紊乱,促进了粥样硬化斑块的形成.3种血液模型对比可知,红细胞的流动特性对血流速度及壁面切应力等血流动力学特性影响较大,双向流固耦合模型更符合真实的血液流动情况.     

血液动力学中血管流激波与驻波的相互作用

血液动力学问题是生物力学心血管系统中的重要研究课题.血管内斑块处,血管截面和血管壁的材质发生变化,对血液流动产生重要影响.血液流动中基本波及其相互作用对探究血液流动的规律、生理学意义及与疾病的关系有着重要的意义.本文研究血液动力学血液流动简化数学模型的基本波的相互作用.血管流模型是3×3非严格双曲型方程组.构造性地得到了初值为三段常状态时,血管流问题的解,即解决了激波与驻波的相互作用问题.特别地,给出四种后前激波与驻波的相互作用的结果.     

血管抑素与内皮抑素作用下抗血管生成治疗对肿瘤微血管网与微环境影响的模拟研究

基于对血管抑素和内皮抑素作用下肿瘤抗血管生成及血液动力学的数学建模与数值模拟,研究抗血管生成治疗对肿瘤微血管网的影响及对微环境流动的改善作用．研究表明,抗血管生成治疗后:1） 新生血管的生长与分叉受到抑制,血管化程度降低;2） 血液灌注量减少,间质高压得到缓解,渗入宿主组织的间质液减少,负向跨壁流量大幅下降．     

微血管自律性舒缩运动的动力学研究*

本文根据实验观测到的微血管自律性舒缩现象,对这种运动形式进行了一些简单的动力学研究,分析了自律运动对微血管血液流动的影响,给出了流线,速度,压力和流量变化的定量结果.     

重力场中二维空腔流动的有限元分析

本文利用可变域泛函一阶变分表达式讨论了现有的几种自由面重力流ψ模式变分原理.证明了几种变分原理所以有差别是因为在自由表面采用的贯截条件不同,据此将ψ模式变分原理概括成四种类型.分析重力场中二维空腔流动时,根据有限元特点在空腔尾部置放一虚拟平板.计算中,每给出一个空腔长度,均可得到一收敛的自由表面,选取在脱流点流线光滑的曲线作为解答,从而得到空腔流动的一组可能解.此算法适用于单宽流量及总能头给定时通气空腔流动计算.最后,给出不同Fr数、空腔压力及坝面坡度等各种情况下的空腔长度曲线.     

粘性导电流体在磁场作用下流过多孔通道时传热传质振荡流的数值解——用于病理状态动脉中血液的流动

当血管内壁出现多孔性结构时,流过多孔性血管的血液将作不稳定的MHD流动.研究血液在其中的传热传质问题,考虑了与时间相关的渗透率和振荡引起的吸入速度,并数值地求解该问题.对分析中出现的参数取不同数值时,图形给出了速度、温度、浓度场,以及表面摩擦因数、Nusselt数和Sherwood数的计算结果.研究表明,血液流动受磁场和Grashof数的影响明显.     

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．     

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．     

小血管血流速度分布的一种计算方法

本文所提出的计算方法,其基础是对血液流动微连续统模型作了一种边界条件的改进,设想了血管内壁面上血细胞速度可能不为零.对于由Eringen所提出的关于刚性圆管中稳态血液流动方程,假设了血管内壁面上血细胞的旋转速度,及血细胞旋转速度分布曲线在管轴处的斜率,导出了计算血管中速度分布曲线的方法,并将按此理论计算而得的曲线与Bugliarello和Hayden在实验中测得的分布曲线及由Turk,Sylvester和Ariman所提出的计算公式的结果相比较.     

Allocating Blood to Hospitals

A method is proposed for the allocation of units of blood from a regional blood transfusion centre to the hospitals of its area, taking into consideration the characteristics of the individual hospitals, such as the transfusion activity, the demand of each hospital and the regional blood transfusion service policy concerning the allocation of units of blood expressed through a utility function. The problem is formulated as a stochastic programming problem but reduces to a linear programming problem and therefore is easily applicable. The method is suitable for application in systems with a National Health Service system, such as the British. Finally the results are given of an application to the despatches of units of blood in the Regional Blood Transfusion Service of Glasgow and West of Scotland.     

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.     

Pressure Boundary Conditions for Blood Flows

Simulations of blood flows in arteries require numerical solutions of fluid-structure interactions involving Navier-Stokes equations coupled with large displacement visco-elasticity for the vessels. Among the various simplifications which have been proposed, the surface pressure model leads to a hierarchy of simpler models including one that involves only the pressure. The model exhibits fundamental frequencies which can be computed and compared with the pulse. Yet unconditionally stable time discretizations can be constructed by combining implicit time schemes with Galerkin-characteristic discretization of the convection terms in the Navier-Stokes equations. Such problems with prescribed pressure on the walls will be shown to be efficient and accurate as an approximation of the full fluid structure interaction problem.     

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.     

血液中酒精浓度的数学模型

把人体对酒精的吸收、排放简化为一般的房室模型,提出了吸收因子、消除因子的概念.针对短时间饮酒、长时间饮酒以及间断饮酒等情况,分别建立了关于人体体液中酒精浓度的微分方程模型,并且给出了显式解.对于特殊的周期性间断饮酒的模型,给出了更便于计算的叠加公式,并通过分析酒精浓度函数的极限过程,证明了其有界性.对短时间饮酒和长时间饮酒的情况分别计算了酒精浓度的最大值、取得最大值的时间和禁止驾车的时间范围,而且进行了比较,所得结论与实际吻合.     

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.