局部变径微血管的血液两相流输运模型及流变性能研究

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疾病如动脉粥样硬化、动脉瘤等是常见的血管类疾病,也是危害人类健康和生命的重要因素。分析微血管形状局部变化情况下的血液流变性能,对分析相关病变的形成和发展,以及治疗疾病方案的设计和优化都有重要作用和意义。  本文介绍了血液流变学的发展,并且对比分析了以往相关的研究中将血液视为单相牛顿流体、单相非牛顿流体和两相流体方法的情况。由于在微血管中红细胞对血液流变性能影响的作用不能忽视,本文中理论模型将血液视为由血浆和悬浮于血浆中的红细胞组成的两相流。构建了基于Navier-Stokkes方程、连续性方程、Fokker-Planck方程的局部变径微血管的血液两相流输运模型,推导出了描述局部变径微血管的两相流压力分布的广义Reynolds方程。模型中将红细胞视为离散介质,同时考虑了红细胞之间的碰撞效应、红细胞的Brownian运动效应以及红细胞与血浆的滑移对血液输运的影响。详细的介绍了模型构建涉及的理论基础、模型构建的推导过程和模型数值解法公式推导过程。利用MATLAB软件编程求解耦合的方程组,得到用于血液流变性能分析的宏观参数。通过对比不同Reynolds数、微血管局部半径变化形式和程度等因素对微血管中压强变化、血液流速变化、微血管壁面剪切力变化以及血液表观粘度变化和红细胞分布情况的影响,分析微血管局部半径变化情况对血液流变性能的影响。
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