弯曲动脉中的血液流动和大分子传质

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动脉粥样硬化和脑血栓的形成与动脉中的血液动力学因素及其传质有关.该文通过数值模拟的方法研究弯曲动脉中的血液流动和大分子传质,考虑主动脉弓和脑动脉弯曲的情形,分别建立了三维模型.假定血管壁为刚性壁,血液为不可压缩均质牛顿流体,壁面对Albumin等小分子蛋白具有通透性,但LDL无跨壁渗透.采用温功碧等人发展的基于人工压缩性方法的不可压缩N-S方程数值模拟软件计算了定常/脉动流动及其大分子传质.计算结果给出了轴向速度、二次流、剪应力等血液动力学量和Albumin、LDL分子的浓度分布.得到的主要结论是:对于主动脉弓模型,在弯曲比较剧烈的区域压力等值线比较集中,并且出现了低压区域;Albumin和LDL的壁面浓度外壁高于内壁,且在外侧壁Albumin浓度低于LDL,这可能与Albumin在壁面的可渗透性有关;在脉动流场情况下,弯曲血管的内侧出现了回流区,且回流区的位置随时间变化.生理实际表明,在这些流动变化比较剧烈的区域易于形成动脉硬化.对于脑动脉模型,在两个弯曲中间即曲率变化最大的区域,出现了回流;随着Re数增大,回流现象更加明显.这一区域可能是脑血栓形成的危险区域.
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