血液黏性对小血管网计算流体力学的影响

背景:骨质疏松症患者多伴血液黏稠性增加,属于中医学“血瘀”范畴。血液黏性增加如何影响微血管流体性能有待阐明。目的:基于计算流体力学探讨血液黏性对小血管网流体力学的影响。方法:在ANSYS 19.0软件Geometry模块构建小血管网三维模型,在Mesh模块进行体网格划分,属性设定小血管网管壁为无滑移的刚性壁,血液为层流、黏性、不可压缩的牛顿流体,设定血液密度、入口流速等物理信息,并设定多个血液黏性系数,采用Navier-Stokes(NS)方程组进行计算。分析比较不同血液黏性下,小血管网不同部位流体力学性能差异。结果与结论:(1)血液流线、血液流速、质量流量及管壁剪切力在小血管网内均呈现“U”型分布,即出、入口处大,血管网中间交接处小;随着血液黏性系数增大,小血管网各部位血液流线逐渐稀疏、血液流速逐渐降低、质量流量逐渐减少,管壁剪切力则显著增大;血管网交接处的管壁剪切力改变量百分比最大。(2)结论:血液黏性会改变小血管网内流体力学环境,其中对管壁剪切力影响最为明显。基于计算流体力学可以很好地反映血液黏性改变对血液流体力学性能的影响,为基于成血管-成骨偶联的补肾活血法防治骨质疏松症提供新的研究方法。