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相似文献
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1.
微循环是血液和组织之间发生物质交换的主要场所,它可以通过改变管径实现对血压、血流量的局部调节.血管内皮层对小动脉运动有重要的调节作用.本文基于连续介质假设,建立了内皮调节过程中主要活性物质在管壁中的扩散-反应动力学模型,并分析了非线性黏弹性血管的径向运动特性.利用该模型首先得到了内皮舒张因子一氧化氮(NO)、平滑肌细胞内钙离子(Ca~(2+))以及磷酸化肌球蛋白(actin-myosin complexes,AMC)在管壁内的的径向浓度分布;为分析内皮调节的动态过程,进一步对小动脉的被动舒张、血流量发生扰动时的管径响应分别进行了模拟.研究结果显示:当没有活性物质参与调节小动脉被动舒张时,管径无振荡发生;当血流量变化引起内皮调节时,内皮舒张因子NO浓度和管径均出现衰减振荡,振荡周期约60 s.分析认为内皮调节对壁面剪切力的反馈控制,可能是NO浓度和管径产生周期性振荡的原因.内皮调节过程呈现的频谱特征可以为血管内皮功能障碍的诊断提供帮助.  相似文献   

2.
为了探索热刺激下微循环变化的机理,建立了鼠背部皮肤加热实验台,获得了加热过程中的血流量。在热刺激作用下,血流量呈现出两阶段变化,分别受到神经调节和内皮调节作用。根据内皮调节模型,模拟不同温度刺激下血流变化引起的血管径振荡过程,获得了内皮舒张因子NO在血管壁中的分布和不同温度下的血管舒张度。结果表明:加热温度越高,血管舒张程度越剧烈;采用318K加热时,血管增大了0.26倍;通过力学分析,证明了血管舒张可使血管壁所承受壁面切应力保持恒定,同时证实了热刺激促使的二次血流升高是内皮调节作用的结果。  相似文献   

3.
摘要:为了计算动脉粥样硬化和局部斑块形成的堵塞对血管壁工作状态的影响,本文根据血液流动的连续性方程、运动方程及管壁运动方程,在给定了血压波形函数的基础上,求得了狭窄血管管壁的径向位移及环向应力。分析了不同狭窄程度对血管壁变形及应力的影响;给出了不同狭窄情况下及局部斑块硬化程度不同时,血管植入支架所需的作用力。从而计算出了植入支架后血管壁的径向位移及应力状态。本文的研究结果可供临床上对狭窄血管植入支架后的变形与受力分析,和支架的正确安放参考,可避免发生堵塞严重或血管过渡硬化时,由于安放支架不当而使发生血管破裂的医疗事故。  相似文献   

4.
孙辉  柳兆荣 《力学季刊》2002,23(2):148-156
本文建立一种分析局部缓慢狭窄血管中血液振荡流的数学模型,给出了血液的轴向流速,径向流速和切应力的包含压力梯度项的解析表达式,并讨论了血管内由局部狭窄引起的压力梯度沿轴向变化的规律。文章以局部余弦狭窄为例进行数值计算,详细讨论上游均匀管段压力梯度的定常部分和不同次谐波对狭窄管段内流速和切应力的影响。数值结果表明,与均匀管情况相比,在狭窄段内,血液振荡流轴向流速无论平均值还是脉动幅值均明显增大,且径向流速不再为零。但径向流速仍远小于轴向流速。同时,切应力也不再仅由轴向流速梯度提供,径向流速梯度也将产生切应力,但是在计算管壁切向上的切应力时,径向流速梯度的贡献仍相当大。与均匀管管壁切应力沿流运方向保持恒定不同。狭窄管管壁切应力(平均值和脉动值)将随着狭窄高度的增大而增大,在狭窄最大高度处达到最大,因而沿流动方向产生了较大的切应力梯度。  相似文献   

5.
数值模拟抗血管生成药物内皮抑素对肿瘤血管生成的抑制效应. 建立内皮抑素作用下肿瘤内外血管生成的二维、三维离散数学模型,模型中考虑内皮抑素的抑制作用、内皮细胞自身的增殖、促血管生成因子TAF和Fibronectin对内皮细胞产生的趋化性和趋触性以及内皮细胞自身扩散引起的随机性运动,数值模拟肿瘤内外微血管网的生成过程. 模拟结果表明,抗血管生成药物内皮抑素对肿瘤内外血管生成的速度、成熟度以及血管分支数量均有明显的抑制作用,从而有效地抑制肿瘤新生血管的形成. 该模型能够较好地模拟内皮抑素对肿瘤血管内皮细胞迁移与增殖的抑制效应,为临床抗血管生成治疗肿瘤提供有益的信息.   相似文献   

6.
陈琦  陈坚强  袁先旭  谢昱飞 《力学学报》2016,48(6):1281-1289
飞行器在大气环境中飞行时,经常受阵风等的干扰,引发非指令的自激振荡,威胁飞行安全.通过建立刚体六自由度运动方程和N-S方程的松耦合求解技术,研究强迫俯仰振荡过程对滚转特性的影响.针对背风区涡流形态及横侧向气动特性复杂的方形截面飞行器,数值模拟研究了其不同攻角下的静态滚转气动特性、自由滚转运动特性,以及俯仰振荡时不同振荡速率对滚转气动和运动特性的影响.结果表明,此飞行器在静态时临界攻角约为13°,当攻角小于临界攻角时,滚转方向是静不稳定的,诱发快速滚转运动;当攻角大于临界攻角时,滚转方向是静稳定,其滚转运动是收敛的.研究发现,俯仰振荡一般会降低飞行器滚转方向静稳定或静不稳定的量值,增强滚转方向的动态稳定性.在俯仰振荡的影响下,即使滚转方向是静不稳定的,如果俯仰振荡的频率足够大,飞行器的滚转运动也可能是收敛的.  相似文献   

7.
颗粒毛细效应是指将一根细管插入填充有颗粒物质的容器中并对管施加竖直振动时颗粒在管内上升并最终达到一个稳定的高度的现象,该现象为颗粒物料的逆重力输运提供了一种潜在的技术途径.为探究颗粒毛细效应的影响因素,采用离散元方法,模拟再现了颗粒毛细效应过程,展示了不同管径下颗粒竖直方向速度演变特性,考察了不同容器宽度和振动条件下颗粒最终毛细上升高度随管径的演变规律.结果表明,在容器宽度与粒径比为40、管振幅与粒径比为14.33、管振动频率为12 Hz情况下,管径与粒径比D/d=3.33时,管内颗粒堵塞严重,使得颗粒上升缓慢,并造成颗粒柱中断; D/d=8.33时,起初毛细上升高度增加迅速,随后毛细上升高度的增大逐渐减缓,管内颗粒在管径方向几乎不存在速度梯度; D/d=15时,随着颗粒毛细上升高度的增大,管内颗粒柱分离为速度截然不同的两层,上层颗粒在管径方向几乎不存在速度梯度,而下层颗粒存在明显的速度梯度.研究还发现,在毛细效应能够发生的管径范围内,存在一个对应于颗粒最终毛细上升高度最大值的临界管径,当管径小于临界管径时,颗粒最终毛细上升高度随管径的增大而增大,当管径大于临界管径时,颗粒最终毛细上升高度随管径的增大而趋于减小;增大容器宽度,临界管径有所增大;增大振幅、适当提高频率能够有效促进临界管径的增大.  相似文献   

8.
颗粒毛细效应是指将一根细管插入填充有颗粒物质的容器中并对管施加竖直振动时颗粒在管内上升并最终达到一个稳定的高度的现象, 该现象为颗粒物料的逆重力输运提供了一种潜在的技术途径. 为探究颗粒毛细效应的影响因素, 采用离散元方法, 模拟再现了颗粒毛细效应过程,展示了不同管径下颗粒竖直方向速度演变特性, 考察了不同容器宽度和振动条件下颗粒最终毛细上升高度随管径的演变规律. 结果表明, 在容器宽度与粒径比为40、管振幅与粒径比为14.33、管振动频率为12 Hz情况下, 管径与粒径比$D/d = 3.33$时, 管内颗粒堵塞严重, 使得颗粒上升缓慢,并造成颗粒柱中断; $D/d = 8.33$时, 起初毛细上升高度增加迅速, 随后毛细上升高度的增大逐渐减缓, 管内颗粒在管径方向几乎不存在速度梯度; $D/d =15$时, 随着颗粒毛细上升高度的增大, 管内颗粒柱分离为速度截然不同的两层, 上层颗粒在管径方向几乎不存在速度梯度, 而下层颗粒存在明显的速度梯度.研究还发现, 在毛细效应能够发生的管径范围内, 存在一个对应于颗粒最终毛细上升高度最大值的临界管径, 当管径小于临界管径时, 颗粒最终毛细上升高度随管径的增大而增大, 当管径大于临界管径时, 颗粒最终毛细上升高度随管径的增大而趋于减小; 增大容器宽度,临界管径有所增大; 增大振幅、适当提高频率能够有效促进临界管径的增大.   相似文献   

9.
液滴振荡行为是液滴运动中的重要伴随现象,具有重要科研价值.由于液滴撞击疏水沟槽板时运动行为与光滑表面明显不同,可以推测疏水沟槽表面液滴振荡特性也将会呈现与众不同的行为特点.采用高速摄像技术,研究了矩形疏水沟槽表面上水滴高度和接触线振荡行为随沟槽尺寸和撞击速度的变化规律.结果发现,矩形疏水沟槽造成的各向润湿异性使得振荡过程中水滴在平行沟槽方向上的接触线长度大于垂直方向,但并不影响水滴高度方向上衰减振荡的周期,即水滴振荡周期与沟槽间距无关;同时由于疏水沟槽表面上存在能垒束缚效应,致使水滴振荡过程中接触线的铺展和回缩运动不服从典型阻尼振荡规律,而呈现振荡数次后直接趋稳的特点.如水滴以0.61 m/s撞击时,接触线经历2次振荡后即维持稳定,但此时水滴仍在持续振荡中.另外,还初步分析了水滴振荡周期与沟槽间距无关的原因.  相似文献   

10.
液滴振荡行为是液滴运动中的重要伴随现象,具有重要科研价值.由于液滴撞击疏水沟槽板时运动行为与光滑表面明显不同,可以推测疏水沟槽表面液滴振荡特性也将会呈现与众不同的行为特点.采用高速摄像技术,研究了矩形疏水沟槽表面上水滴高度和接触线振荡行为随沟槽尺寸和撞击速度的变化规律.结果发现,矩形疏水沟槽造成的各向润湿异性使得振荡过程中水滴在平行沟槽方向上的接触线长度大于垂直方向,但并不影响水滴高度方向上衰减振荡的周期,即水滴振荡周期与沟槽间距无关;同时由于疏水沟槽表面上存在能垒束缚效应,致使水滴振荡过程中接触线的铺展和回缩运动不服从典型阻尼振荡规律,而呈现振荡数次后直接趋稳的特点.如水滴以0.61 m/s撞击时,接触线经历2次振荡后即维持稳定,但此时水滴仍在持续振荡中.另外,还初步分析了水滴振荡周期与沟槽间距无关的原因.  相似文献   

11.
For describing the autoregulation of the blood flow in an artery under constant transmural pressure a mathematical model that takes into account the multilayer structure of the arterial wall, the diffusion and kinetic processes in the wall, and the nonlinear viscoelastic properties of the wall material is proposed. The limiting case of a thin-walled artery is studied analytically. The arterial-wall viscosity range on which the equilibrium state of the system is stable is estimated. Accurate stationary distributions of the nitric oxide, calcium and myosin concentrations in the arterial wall are found. Numerical simulation of the autoregulation process demonstrated the possibility of arterial adaptation to radius perturbations, the existence of slow oscillations, and system transition to a new equilibrium state with change in blood flow level. The results are in good agreement with the experimental data.  相似文献   

12.
An analysis model of pulsatile blood flow in arteries   总被引:3,自引:0,他引:3  
IntroductionTheperiodicallypulsatilebloodflowinthearterycausesthecircumferentialandaxialmotionoftheelasticbloodvesselandinturntheoscillationofthevesselaffectsthatofthebloodflow .Womersley[1]resolvedsuccessfullythisfluid_solidcouplingproblembysolvingbothlinearNavier_Stokesequationsandthemotionequationsofthethin_walledelastictubeandgainedtheexpressionsofthebloodflowvelocitiesandthevasculardisplacements.Histheoryhasbeenthebasisforthequantitativeanalysisoftherelationshipofthearterialstructureandi…  相似文献   

13.
通过建立血管重建率方程对急性高血压引起的血管零应力状态重建进行模拟。为体现高血压血管重建在时间和空间上的不均匀性,在重建率方程中引入生长因子,对零应力状态血管的重建进程进行有效控制。以6只正常大鼠腹主动脉的重建为例,对该动脉段由急性高血压引起的重建进行数值模拟。结果表明,所模拟的6只大鼠急性高血压引起的腹主动脉重建都具有相类似的重建趋势和特征,说明所提出的血管重建方法对 急性高血压诱发血管重建的预测具有一定的普遍性。同时,由于在分析模型中引进反映重建非均匀性的生长因子,使得所模拟的重建进程能较好地符合急性高血压血管重建的基本生理病理特征。  相似文献   

14.
Arterial bifurcations are places where blood flow may be disturbed and slow recirculation flow may occur. To reveal the correlation between local oxygen transfer and atherogenesis, a finite element method was employed to simulate the blood flow and the oxygen transfer in the human carotid artery bifurcation. Under steady-state flow conditions, the numerical simulation demonstrated a variation in local oxygen transfer at the bifurcation, showing that the convective condition in the disturbed flow region may produce uneven local oxygen transfer at the blood/wall interface. The disturbed blood flow with formation of slow eddies in the carotid sinus resulted in a depression in oxygen supply to the arterial wall at the entry of the sinus, which in turn may lead to an atherogenic response of the arterial wall, and contribute to the development of atherosclerotic stenosis there. The project supported by the National Natural Science Research Council of China (10632010, 10572017, 30670517).  相似文献   

15.
A Model of Arterial Adaptation to Alterations in Blood Flow   总被引:3,自引:0,他引:3  
Mechanisms of arterial adaptation to changes in blood flow rates were tested by comparing the predictions of a proposed theoretical model with available experimental data. The artery was modeled as an elastic membrane made of a nonlinear, incompressible, elastic material. Stimulation of the vascular smooth muscle was modeled through the generation of an active component of circumferential stress. The muscular tone was modulated by flow-induced shear stress sensed by the arterial endothelium, and is responsible for the vasomotor adjustment of the deformed arterial diameter in response to changes in blood flow. This study addresses the hypothesis that the synthetic and proliferative activity of smooth muscle cells, leading to a change in arterial dimensions, is shear stress dependent and is associated with changes in the contractile state of the smooth muscle cells and changes in the circumferential wall stress. Remodeling to a step change in flow was formulated as an initial-value problem for a system of first order autonomous differential equations for the evolution of muscular tone and evolution of arterial geometry. The governing equations were solved numerically for model parameters identified from experimental data available in the literature. The model predictions for the time variation of the geometrical dimensions and their asymptotic values were found to be in qualitative agreement with available experimental data. Experiments for validating the introduced hypotheses and further generalizations of the model were discussed. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.  相似文献   

16.
颈动脉分支的血流动力学数值模拟   总被引:7,自引:0,他引:7  
采用有限元法数值模拟颈动脉分支的血流动力学。根据在体测量的实际尺寸来构造颈动脉分支的几何模型,以保持模型的解剖精确度;利用在体测量的颈内动脉和颈外动脉流量波形以及主颈动脉的压力波形来确定数值计算的边界条件,以保持数值计算的生理真实性。关注的重点是颈动脉窦内的局部血流形态、二次流和壁面剪应力。在心脏收缩的减速期和舒张期的某些时刻,颈动脉窦中部外侧壁面附近产生了流动分离,形成了一个低速回流区。该流动分离是瞬态的,导致了壁面剪应力的振荡,其振荡范围在-2~6dyn/cm^2之间。同时,颈动脉窦中部横截面内的二次流存在于整个心动周期,最大的二次流速度为同时刻轴向速度平均值的1/3左右。  相似文献   

17.
This paper presents an analytical study on the behavoiur of blood flow in an artery having a stenosis. This is basically formulated through the use of a suitable mathematical model. The arterial segment under consideration is simulated by an anisotropically elastic cylindrical tube filled with a viscous incompressible fluid representing blood. The analysis is carried out for an artery with mild local narrowing in its lumen forming a stenosis. Particular emphasis has been paid to the effect of the surrounding connective tissues on the motion of the arterial wall. Blood is treated as a Newtonian fluid. The analysis is restricted to propagation of small amplitude harmonic waves, generated due to the flow of blood whose wave length is large compared to the radius of the arterial segment. The effect of the shape of stenosis on the resistance to blood flow has been well illustrated quantitatively through numerical computations of the resulting expressions. A quantitative analysis is also made for the variation of the phase velocity, as well as the velocity of wave propagation and the flow rate, in order to illustrate the applicability of the model.  相似文献   

18.
颗粒材料剪切流动状态转变的环剪试验研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
季顺迎  孙珊珊  陈晓东 《力学学报》2016,48(5):1061-1072
颗粒材料的剪切流动行为广泛地存在于滑坡、泥石流等自然灾害以及矿物原料传输、泵送等工业过程中.颗粒材料在不同体积分数、剪切速率和应力约束下会表现出不同的流动状态并发生相互转化.对颗粒材料在剪切流动过程中力学特性的研究有助于加深理解其发生不同流动状态的内在机理,为解决相应的颗粒材料问题提供理论依据.为此,本文研制了颗粒材料剪切流动的中型环剪仪,并对颗粒材料在不同法向约束应力和剪切速率下的剪切应力和体积膨胀率进行了测试.结果表明,剪切应力和体积膨胀率均随剪切速率的增大而增大,但增长速率在临界剪切速率处发生转变,使其随剪切速率的平方呈分段式线性增长.通过对颗粒材料在不同剪切速率和惯性数下有效摩擦系数变化趋势的分析,讨论了颗粒材料由慢速流向快速流转化的基本规律,以及在临界剪切速率处发生流动状态转化的内在条件.此外,通过对不同法向应力下临界剪切速率以及快速流动下运动规律的测试,发现临界剪切速率随法向应力的增加而减小,即法向应力可促进颗粒材料由慢速流向快速流的转化,但在快速流动状态下的有效摩擦系数对法向应力不敏感.以上对颗粒材料在不同剪切速率、法向应力下流动状态的环剪试验研究有助于揭示其发生不同流动状态转化的内在机理.   相似文献   

19.
IntroductionAtherogenesis,oneofthemajorcausesforthedeathofpeopleinwesterncountries,hastwoprominentproperties.First,itusuallytakesplaceatthebranchesorcurvaturesofthebigarteries,wherethereisanabruptchangeofbloodflow .Secondly ,thereisanaccumulationoflocalf…  相似文献   

20.
A theoretical model for constrained oscillations of a cavitation bubble inside a vessel is developed, and an approximate solution, including the second-order effect when the vessel radius is significantly larger than the bubble, indicates that the effect of asymmetric bubble oscillation due to the vessel constraint is significant even with a very moderate initial wall velocity, and that this effect magnifies itself with time. Neglecting the effect of asymmetric oscillation leads to a substantial underestimate of the peak pressure exerted on the vessel due to the bubble oscillation, underscoring the importance of the asymmetric oscillation on the resulting vessel dilation, which has been viewed as a primary mechanism for the clinical injuries of capillary and small blood vessels in shock wave lithotripsy.  相似文献   

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