新型蜂窝结构可降解气道支架的计算力学分析

针对目前可降解气道支架径向支撑力不足的问题,本研究设计了一款具有蜂窝结构的可降解气道支架。首先,基于患者CT扫描数据重建下气道三维数值模型,测量狭窄段数据,并使用SolidWorks 2018对支架进行三维建模;然后,借助Geomagic Design X优化支架模型;最后,基于ABAQUS对其进行计算力学分析。结果表明,相比于类正弦结构与网状结构支架,蜂窝结构可降解气道支架的径向支撑力分别提高了19.28%和8.24%。本研究可为未来可降解气道支架的研发提供重要参考。

计算流体力学分析在鼻腔通气功能评估中的应用进展

鼻腔的形态和结构影响其通气功能之优劣。鼻阈所产生的鼻腔阻力,可以占鼻腔整体空气阻力的50%以上[1],甚至可以达到52.6%~78.3%[2]。鼻腔测压是测量鼻气道阻力的金标准,但需要一定的前置准备,包括鼻腔清理、传导管置入、前鼻孔封闭、佩戴透明面罩等,即使是以最准确的仪器或手法测量总鼻阻力,由于其整体特性,信息价值有限[3],且不能应用于鼻中隔穿孔及鼻腔完全堵塞的患者[4]。

计算流体力学分析评价XZ-Ⅱ型血泵的血液破坏

目的运用计算机流体力学(CFD)分析评价XZ-Ⅱ型血泵的溶血情况。方法将XZ-Ⅱ型血泵的主体血泵CAD二维图采用Solid Work三维造型软件过渡生成几何数据文件,然后采用Fluent6.1流场分析软件做计算和流场分析,同时进行体外溶血实验。结果CFD显示,在叶轮入口、叶轮的端面和叶轮与导流叶片间,有较大的剪切率产生,且后者引起流动分离,从而影响了出口流速和流动的稳定性;体外溶血实验示,标准溶血指数(NIH)为(0.0473±0.0165)mg/dL。结论采用湍流模型和非牛顿流体粘性系数公式进行CFD对血泵溶血情况的分析,基本反映了血泵内部血流特性,XZ-Ⅱ型血泵在叶轮入口、叶轮端面和导流叶片等处产生高剪切力,应进行相应的改进。

坦克排气流场与温度场的计算流体力学分析

建立了坦克排气流动与传热的计算流体力学(CFD)模型,应用FLUENT软件完成三维数值分析。对排气管出口截面的气体温度与压力进行了测试,分析值与测试值符合较好。通过CFD分析得到了坦克排气流场与温度场的详细分布特性和外界环境温度与风速对排气的影响。分析结果可以为坦克排气红外辐射特征的研究提供依据。

颅内动脉瘤Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞术后的血流动力学变化:基于计算流体力学分析

目的探讨颅内动脉瘤Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞后瘤腔和载瘤动脉的血流动力学改变。方法回顾性分析2021年3~8月Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞治疗的24例颅内动脉瘤的临床资料。收集术前、术后即刻动脉瘤瘤腔和载瘤动脉处DSA数据的DICOM格式,导入OpenFOAM软件,应用计算流体力学数值模拟技术进行血流动力学分析,参数包括壁面剪切力(WSS)、均一化WSS(NWSS)、WSS分布梯度(WSSG)、流线方向WSSG(SWSSG)、归一化压力(NP)、剪切力震荡指数(OSI)。结果24例(24个动脉瘤)应用24枚Enterprise支架,术后即刻造影显示Raymond分级Ⅰ级18例,Ⅱ级6例。栓塞后WSS、NWSS、NWSS最小值、WSSG、WSSG最小值均明显升高(P<0.05),WSSG最大值明显降低(P<0.05)。结论Enterprise支架辅助弹簧圈栓塞治疗明显改变颅内动脉瘤的血流动力学,使载瘤动脉被重建、血流被重构,瘤腔内涡流减少或消失,血流形式由复杂转向简单。这些作用有助于瘤腔内血栓形成。

防爆升降车升降机构的力学分析与计算

主要对升降车的升降机构进行受力分析并对其强度进行校核,建立剪式升降机构的力学模型,为剪式升降机构的设计提供理论依据,按此方法设计的升降机构各项参数均与设计要求完全符合,可推广使用。

采用CT断层扫描图像构建DeBakey Ⅲ型主动脉夹层三维血流动力学数值模拟分析模型

目的探索简便、精确的方法构建仿真的DeBakeyⅢ型主动脉夹层血流动力学计算机模拟分析三维模型的方法。方法利用Siemens Sensation Cardiac 64层螺旋CT薄层扫描技术,基于1mm层厚获取4种临床常见典型形态的DeBakeyⅢ型主动脉夹层连续断层DICOM格式图像,导入医学图像处理软件Materialise MIMICSv12.11,界定目标区域后生成三维动脉模型,经网格优化处理去除低质量及相交面网格,保存结果输出,导入TGrid5.0软件,对主动脉面网格模型进行几何修复,使面网格扭曲率<0.75,采用非结构化四面体网格生成DeBakeyⅢ型主动脉夹层血流动力学分析计算机模拟体网格模型,并对所构建模型进行血流属性、流场边界等界定,初步验证模型的有效性。结果通过初步计算求解,确定所构建的DeBakeyⅢ型主动脉模型分别包含1857030,1820501,1844181及18149144个四面体单元。结论利用64层螺旋CT薄层扫描技术获取DICOM格式连续断层CT图像,可快速、准确地构建DeBakeyⅢ型主动脉夹层血流动力学分析计算机模型,为进一步的计算流体力学分析奠定了良好的基础。

鼻腔流体力学分析模型的构建及分析

目的通过建立用于流体力学分析的鼻腔三维模型,探讨建立三维模型的方法,为研究鼻腔内结构对气流场的影响提供基础。方法螺旋CT薄层扫描获取DICOM格式数据文件,导入三维重建软件Mimics,并应用流体力学分析软件重建鼻腔三维模型,计算分析后获得鼻腔气流场相关信息。结果所建鼻腔三维模型与实体鼻腔结构有较好的相似性,并且操作误差小,建模分辨率高,流体力学分析并模拟鼻腔不同层面的压力等值图、速度矢量图和鼻腔气流流动迹线图,能客观直接的反映出鼻腔气流场特性。结论应用DICOM数据计算机辅助建模法是一种快捷、准确、高效的建模方法,该实验所建鼻腔三维模型精确度高,操作的可重复性好,计算分析后获得的鼻腔气流场相关数据,处理转换成直观图形,不仅能客观直接的反映出鼻腔气流场特性,同时还能为临床上研究鼻腔结构对鼻腔功能的影响提供了一种新型的研究方法。

不同受力状态下土钉锚杆的变形与刚度计算分析

从土钉锚杆在土层中不同受力与变形状态分析入手，结合长期工程实践和相关试验数据，分析研究与探讨性地提出了适用于不同类型土钉刚度与变形的计算公式。

乙状窦憩室对搏动性耳鸣影响效果的血流动力学分析

目的乙状窦憩室(SSD)表现为乙状窦呈局限性囊袋状膨隆。缺失骨壁完整重建是影响预后目的关键,憩室是否完全还纳对手术短期疗效影响尚不明确,长期疗效尚需随访。通过计算流体力学分析来分析其影响。方法基于计算机断层扫描血管造影术重建了6个特定患者术前与术后的几何模型。

小下颌畸形患者上气道流体力学模型的构建及初步分析

目的:建立小下颌畸形患者上气道流体力学模型,探讨小下颌畸形患者正颌术前后上气道气流的动力学变化。方法:选取1例符合纳入标准的小下颌畸形患者正颌术前后上气道CT片,导入三维重建软件Mimics10.01中,建立上呼吸道三维模型,通过ANSYS ICEM CFD14.0对三维模型进行网格划分后,用ANSYS 14.0-Fluid Dynamics对上呼吸道内部流场进行数值模拟,采用Tecplot对模拟结果进行后处理,计算分析后获得上气道气流场相关信息。结果:成功构建出小下颌畸形患者正颌术前后上气道流体力学模型,患者手术后气道体积由37.284 cm3增大到44.498 cm3;上呼吸道最狭窄区域位于腭咽下界,手术后此区面积由1.135 cm2增大到2.297 cm2;最小压力由101 308 Pa降至101 272 Pa;最大流速从3.476 m/s增大到4.978 m/s。结论:小下颌畸形患者经过正颌手术后,不仅能有效矫治牙颌面畸形,同时可扩张上气道,降低上气道气流阻力,从而保持上气道气流通畅。

采用CT断层扫描图像构建DeBakeyⅢ型主动脉夹层三维血流动力学数值模拟分析模型

目的探索一种方法,可以简便精准的构建仿真DeBakeyⅢ型血流模拟来分析三维模型。方法采用GE Brighspeed EliteCT薄层扫描技术,然后基于1mm层厚来获取4种常见的典型形态的DeBakeyⅢ型主动脉夹层连续断层DICOM格式图像,导入医学图像处理软件Materialise MIMICS v12.11,先界定目标区域然后生成三维的动脉模型,再通过网格优化处理除去质量较低的以及相交面的网格,将输出地接过导入TGrid5.0软件当中去,然后对主动脉面网格模型做几何修复处理,使得面网格扭曲率<0.75,然后采用非结构化四面体网格来生成DeBakeyⅢ型的主动脉夹层血流动力学分析模拟体网格模型,对构建的模型进行血流属性、流场边界等的界定,初步来验证模型的有效性。结果通过初步计算求解,确定所构建的DeBakeyⅢ型主动脉模型分别包含1857030,1820501,1844181及18149144个四面体单元。结论利用64层螺旋CT薄层扫描技术获取DICOM格式连续断层CT图像,可以快速、准确地构建DeBakeyⅢ型主动脉夹层血流动力学分析计算机模型,为进一步的计算流体力学分析奠定了良好的基础。

商用车空气动力学附加装置减阻技术的研究及应用

减小商用车的风阻是实现车辆节能降耗的一个重要途径。以某商用实际产品车为例,综合运用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)分析与风洞试验相结合的方法对影响商用车风阻的各种因素进行研究,包括导流罩各种状态对风阻的影响、驾驶室与货箱间距对风阻的影响、侧防护板对风阻的影响等,并分析其减阻机理。研究结果表明,对于带货箱的商用车,合理采用各种气动减阻措施,可大幅度减小风阻,有效地实现节能降耗。提出的减阻措施已在产品中得到实际应用,证明了其减阻节能效果的有效性。

弹簧气孔套进气段流场可视化分析

采用CFX软件建立弹簧气孔套进气段流道结构有限元模型,并用计算流体力学(CFD)解析流道速度场分布、压力场分布、出口流量变化曲线。模拟可视化分析结果表明:将弹簧气孔套阀杆锥面与柱面直角过渡改为圆弧(半径为0.3mm)过渡,消除了流道转折处涡流;流道出口流量增大22.5%,至1.74×10^(-4) kg·s^(-1),最大轴向气动力降低29.4%,至1.2 N。

基于CTA的个体化脑动脉瘤的流固耦合分析及其临床应用

探讨基于CTA的个体化脑动脉瘤的流固耦合分析,为临床应用提供帮助。利用真实患者的脑动脉瘤DICOM格式影像检查数据,利用MIMICS软件进行三维重建血流模型、应用3-matic软件进行修复、光顺,应用ANSYSICEMCFD软件生成流体的有限元模型,利用HYPERWORKS SimLab软件基于流体模型构建动脉壁有限元模型,使用ANSYSFLUENT+Transient Structural进行双向流固耦合计算一个心动周期的动脉瘤血流动力学参数。本文有限元模型的构建方法可有效的分析动脉瘤的血流动力学参数,为临床提供科学的理论指导。

层状弹性体系力学及其应用

层状弹性体系力学是弹性力学的一个分支。首先介绍层状弹性体系力学的发展历史。其次介绍N层弹性体系的力学分析与计算,内容包括基本假定、应力和位移分量的表达式、定解条件、根据定解条件建立求解积分常数的线性代数方程组、由线性代数方程组求解积分常数、贝塞尔函数的计算、积分计算公式、数值积分、后续的力学计算以及计算算例。最后介绍层状弹性体系力学在科学研究和工程设计中的应用。

某发动机冷却水套CFD分析改进

针对发动机水套冷却不足和不均匀的问题,提出计算流体动力学(CFD)的分析改进方法。使用UG软件对原发动机结构进行三维建模;利用Hypermesh进行网格划分;采用Fluent软件进行仿真分析,得到冷却水的流量分布、温度分布和压力损失等;结合仿真结果对原发动机结构进行改进,并将分析结果与原结构分析结果对比,验证改进方案的优劣性。研究结果表明,原发动机第三、四气缸存在较为严重的回流与冷却不足现象,改进后的结构对此具有明显的改善,更大程度上满足了水套的冷却要求。

膜式氧合器的内部流场分析

氧合器内部流体的运动特性对其性能有重要的影响,为了研究与评估膜式氧合器的性能,使用计算流体力学(CFD)对膜式氧合器简化模型进行了流体动力学分析。文中基于压降试验建立了各向同性多孔介质模型,采用标准k-ε湍流模型在2.0~6.0 L/min范围内,对不同流量下膜式氧合器内部流场进行宏观计算分析;同时又利用CFD微模型对膜式氧合器内部的实际微流动进行微观评估分析。经过大量的模拟计算得到了血液速度、压力、壁面切应力及微观切应力分布云图,并对这些云图进行了详细的分析研究。结果表明:在流量2.0~6.0 L/min范围内,各向同性多孔介质模型的模拟计算结果与试验结果基本一致,但是随着入口流量的继续增加试验结果有远大于模拟结果的趋势;血液损伤大多发生在除氧合室和变温室以外的流道中,尤其是在出口、入口及中间管道与氧合室、变温室交界处。文中研究为膜式氧合器的设计优化提供了依据。

基于DEM-MFBD-CFD方法的冰雪飞溅击打应答器力学研究

严寒地区冰雪飞溅问题对高速铁路运营安全性有直接影响,现场调研发现多处冰块脱落击打应答器的现象,而国内外对此研究尚未见文献报道。采用基于离散元-多柔性体动力学-计算流体力学(discrete element method-multi flexible body dynamics-computational fluid dynamics, DEM-MFBD-CFD)耦合分析法,建立车厢底板结冰脱落击打应答器模型,并借助风洞和现场试验结果,验证了模型的可靠性;基于建立的分析模型研究不同列车速度、风压变化、冰块质量等因素对应答器击打的受力影响。结果表明:应答器受到的最大应力随列车运行速度呈现幂函数增长关系,当行车速度增大到350 km/h时,最大应力达15.591 MPa,约为150 km/h时的3.5倍;且随冰块质量增加应答器最大应力呈现先迅速增加后缓慢增长趋势;当横风风速为5~20 m/s作用时,应答器表面所受到的最大应力相差不大,表明横风对冰雪击打应答器作用可忽略不计;为减小冰雪飞溅击打应答器危害,可采取除融雪手段、列车降速等措施。

基于SX3317DR404自卸车底盘改装除雪车的动力性能计算

根据除雪铲在整车上的实际布置形式,应用一般的机械理论计算方法,建立除雪车工作时除雪铲的力学模型,对前置除雪铲除雪阻力、附着力及除雪功率进行计算,再根据底盘的配置信息,完成底盘的动力匹配校核。