頸總動脈末段流固耦合計算流體力學(xué)分析的開題報告

頸總動脈末段流固耦合計算流體力學(xué)分析的開題報告開題報告課題名稱：頸總動脈末段流固耦合計算流體力學(xué)分析1.選題的背景與意義頸總動脈是連接頸部和大腦的主要血管之一，其末梢分叉處是腦供血的關(guān)鍵部位。由于流體力學(xué)的特殊性質(zhì)，當(dāng)血液通過頸總動脈末段時，會受到血管壁表面的影響，形成流固耦合現(xiàn)象。該現(xiàn)象存在多種生理和病理因素，如動脈硬化、高血壓、動脈瘤等，都能引起血流動力學(xué)的變化，對頸總動脈末端的血流分布產(chǎn)生影響，從而影響腦供血和神經(jīng)系統(tǒng)功能。因此，對頸總動脈末段的流固耦合分析有重要意義。2.目前研究的現(xiàn)狀目前，對頸總動脈末端的流固耦合研究主要采用數(shù)值模擬方法，如計算流體力學(xué)（CFD）和有限元分析（FEA）。其中，CFD是一種將連續(xù)介質(zhì)流體力學(xué)定律應(yīng)用于流體流動問題，通過數(shù)值方法求解流體流動的模擬方法。FEA則是將頸總動脈末端血管壁建模為一個彈性體，通過有限元分析和材料力學(xué)模型求解血管的應(yīng)變和變形。這些方法可以定量地描述血流動力學(xué)的變化和血管壁的應(yīng)變，為臨床研究提供了重要依據(jù)。3.研究內(nèi)容和計劃本研究旨在采用CFD和FEA方法，分別對頸總動脈末梢血流和血管壁的應(yīng)變進(jìn)行數(shù)值模擬計算，進(jìn)一步分析血流動力學(xué)和血管結(jié)構(gòu)的關(guān)系，揭示血流動力學(xué)的變化對于頸總動脈末梢病理生理機制的影響。具體研究步驟如下：（1）建立三維頸總動脈末段的數(shù)值模型，采用醫(yī)學(xué)影像技術(shù)獲取頸總動脈末段的三維幾何數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)值模型。（2）通過CFD方法，計算頸總動脈末梢的血流動力學(xué)特征參數(shù)，如血流速度、血流壓力等。（3）通過FEA方法，計算頸總動脈末梢的血管壁的應(yīng)變和變形情況，分析其對于血流動力學(xué)的響應(yīng)。（4）建立流固耦合模型，將CFD和FEA的計算結(jié)果進(jìn)行耦合計算，分析血管壁應(yīng)變對于血流動力學(xué)的影響。4.預(yù)期結(jié)果本研究通過數(shù)值模擬計算頸總動脈末段的流固耦合效應(yīng)，以期揭示血管壁應(yīng)變和血流動力學(xué)特征之間的關(guān)系，從而深入了解頸總動脈末梢病理生理機制。預(yù)期結(jié)果如下：（1）建立頸總動脈末段的數(shù)值模型，并驗證模型的準(zhǔn)確性和可行性；（2）通過CFD方法計算頸總動脈末梢的血流動力學(xué)特征參數(shù)，并分析其影響因素；（3）通過FEA方法計算頸總動脈末梢的血管壁的應(yīng)變和變形情況，并分析其對于血流動力學(xué)的響應(yīng)；（4）建立流固耦合模型，分析血管壁應(yīng)變對于血流動力學(xué)的影響，并探討相關(guān)的病理機制。5.參考文獻(xiàn)[1]GuT,KarmonikC,YangX,etal.Anumericalstudyonpulsatilebloodflowthroughastenosedcarotidbifurcation.JBiomech,2015,48(6):1111-1118.[2]FinolEA,AmonCH.Flow-inducedvibrationofabifurcationmodelofthecarotidartery.JFluidsStruct,2003,17(2):219-235.[3]GaoH,LongQ,GravesMJ,etal.Developmentofafluid-solidcouplingmodelofbloodvessel-wallinteraction.JBiomech,2013,46(4):703-712.[4]MorsiYS,SochiT.Shapeoptimizationofcarotidarterybifurcationbasedonlumenshaperatioforbloodflowandheattransferproblem.IntJNumerMethodsBiomedEng,2019,35(8):e3227.[5]PanY,ZhangM,LinD,etal.Acomputationalstudyoffluid-solidinteraction