动脉粥样硬化斑块可引起动脉管腔严重狭窄,血液流过大幅收窄的动脉可能会有不同的流量特性,并在斑块表面和动脉壁产生不同的作用力。管腔内的扰流和力场可能会对血管内皮细胞、平滑肌细胞和循环血细胞产生严重影响。同时,由于纤维帽的钙化可能引起应力集中导致破裂。本文主要针对狭窄动脉血流动力学参数和钙化纤维帽力学性能展开研究。通常缺乏实验验证的数值模拟算算往往是没有说服力的,但是该领域既无法实现病变血管的在线测量,同时也缺乏实验研究。因此,本文将利用光纤光栅传感特性来设计实验,通过该实验和数值模拟对本文的算法进行验证,利用经过验证的算法对本文的研究内容展开研究。对于血流动力学参数研究,本文采用一个简化模型模拟一个非牛顿脉动血液流过由动脉粥样硬化引起的、不同狭窄程度的动脉血管。结合目前大量研究都是基于单斑块狭窄动脉研究的现状和大量的伴生斑块病变血管在临床中被发现这个实际情况,本文将系统的研究含有伴生斑块的病变血管。通过改变伴生斑块之间间距、前斑块高度、前斑块空间位置,对后斑块上流体壁面剪切应力和梯度、流体壁面正应力和剪切速率的影响进行研究。由这个理想模型获得的计算结果可以揭示更为复杂的动脉狭窄血流特征,得到前斑块对后斑块的影响,对伴生斑块病变血管中的斑块发展、预测具有重要意义。虽然通过流场分析可以得到精确的血流特性,但是最大的缺点是无法获得血管壁的受力情况。因此,本文通过双向流固耦合的方法对含有钙化微粒的纤维帽进行分析。影响钙化纤维帽破裂的主要因素有四个:(1)纤维帽的厚度,当纤维帽厚度达到某个危险厚度时,纤维帽随时可能破裂。(2)钙化微粒的形状,因为真实的钙化微粒形状并不规则,本文通过研究球形和方形微粒展开微粒形状对纤维帽破裂的影响。(3)钙化微粒的大小,本文通过研究直径分别为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm的球形微粒来研究这个问题。(4)钙化微粒的位置,由于纤维帽在流场作用下表现出的受力情况并不均匀,这就导致钙化微粒在纤维帽上不同位置时体现出不同的力学特性,本文通过将钙化微粒放置在五个不同的位置,这五个位置涵盖了高、中、低应力区域,将分析结果用于评估不同位置钙化的纤维帽的易破裂程度。