心室辅助下心血管系统血流动力学模型的求解与数值模拟
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摘要
随着科学技术的发展,生物医学工程等学科中的实际问题很多可归结为非线性动力系统的问题,其中分段非线性动力学问题是生命科学中的常见现象,尤其在心血管系统的研究中起着重要作用,非线性科学已经日益成为当今世界的前沿以及热点问题.心力衰竭日益成为严重威胁人类健康的最主要疾病之一,但由于心脏供体不足等原因,人工心脏成为挽救严重心衰患者生命的重要手段.手术方式采用从心尖到主动脉搭桥(Bypass)的方法,血泵与左心室并联连接,分别将血液输送到主动脉.本文应用完全的流固耦合模型研究主动脉弓及主动脉分支的流程图,建立心血管-血泵并联耦分段连续微分方程模型,运用KB变换和平均法对此微分方程模型进行求解.然后将接口处流体的流速波形按照Bypass的不同吻合角度分为两种不同的模型.主要内容包括以下几个方面:1.使用ANSYS软件获得心血管-血泵并联的完全的流固耦合模型的图像.2.分析生物科学中的心血管-血泵模型的特性,应用集中参数模型方法,得到一个9阶的非线性分段微分方程,然后用运用KB变换和平均法对其进行求解.3.应用完全的流固耦合模型研究主动脉弓及主动脉分支的流程图,将接口处流体的流速波形按照Bypass的不同吻合角度分为两种不同的模型.分析不同吻合角度下基于有限元法的流体动力学性态,找出最佳吻合角度。
引文