前臂桡侧皮瓣血流动力学模型的建立

目的:建立以桡动静脉为血管蒂的前臂皮瓣血流动力学三维数值模型,并探讨其科学有效性。方法:应用Pro/E(Wildfire 4.0)软件建立前臂皮瓣三维几何模型。椭圆形皮瓣的长短轴分别为80mm×50mm,厚度为10mm,血管蒂(桡动脉内径1.9mm,桡静脉内径0.84mm)长50mm,以半嵌入方式平行长轴贯穿皮瓣。将几何模型整体导入SC/Tetra 8.0软件,进行网格划分和计算。根据实测桡动脉流量,设定进口血液流速为20mm/s,参照皮瓣血管蒂实测压力差53mmHg,初步获得压力损失模型(porous model)的有关系数值,然后将压力损失模型代入皮瓣,模拟毛细血管网对血流的阻力,计算出皮瓣及血管蒂部的血液流动,比较分析血管蒂部桡、动静脉中心轴向压力分布和不同截面径向血液流速分布。结果:前臂皮瓣模型的整体网格数为10355473,节点数为2104014。皮瓣代入压力损失模型后,桡、动静脉出入口压力差值为7050Pa(52.8mmHg),接近临床实测值。计算流体力学分析显示,在压力损失模型中桡动脉的中心轴向压力分布持续维持在较高的水平,当血液流入及流出皮瓣时,会出现速度减缓和增加,而桡静脉的中心轴向压力值在血液流出皮瓣的瞬间急剧下降,结果特征符合皮瓣血液正常生理循环特点。结论:压力损失模型能够较合理有效地模拟前臂桡侧皮瓣的血流动力学特点。本研究提出了皮瓣血流机制研究的新方法,为进一步血管吻合口流场变化的研究奠定了基础。

桡静脉吻合方式对前臂皮瓣血液流场影响的计算流体力学分析

目的:应用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,分析桡静脉吻合方式对前臂皮瓣血液流场的影响,初步探讨其临床意义。方法:应用Pro/E(Wildfire 4.0)软件,分别建立前臂皮瓣桡静脉与受区3类不同管径静脉的4种吻合方式(Ⅰ型:匹配吻合;Ⅱ型:水平残端吻合;Ⅲ型:成角吻合;Ⅳ型:端-侧吻合)的整体三维几何模型。将上述几何模型导入SC/Tetra 8.0软件,进行网格划分与计算。皮瓣设定Porous压损模型,桡动脉入口速度20mm/s,受区静脉出口压力0 Pa。通过获取各血管截面的压力、速度分布信息,研究4种静脉吻合方式皮瓣循环系统血流动力学特征,重点分析皮瓣回流静脉,尤其是吻合口处血液流场的变化规律。采用SAS 8.0软件包的随机区组设计方差分析进行统计学处理。结果:Ⅰ型皮瓣循环各截面的平均压力显著高于其他3型(F=40.99,P<0.001);Ⅱ型吻合口出现血液漩涡现象;Ⅲ型、Ⅳ型吻合口血液流线平稳,Ⅳ型桡静脉回流有"支流吸附"现象发生;皮瓣循环的压力损失在血管蒂部桡静脉内最为显著(F=97.00,P<0.001)。结论:Ⅲ、Ⅳ型是较理想的吻合方式。理论上,合理缩短血管蒂长度及选择较粗大伴行桡静脉进行吻合,可有效减少皮瓣的循环阻力。

基于发动机三维流动模拟与一维动力性能模拟的气道参数化设计研究

模拟了CG150型发动机进气道-气缸-排气道的三维流动特性,分析得到其进、排气道的流量系数和缸内涡流比;并进一步将三维模拟的结果作为一维模拟的输入参数,通过模拟一维发动机的整机工作循环,得到发动机的外特性曲线,与试验台中得到的外特性结果进行对比,验证了数值试验平台的可靠性;最后,利用参数化设计方法改进发动机的气道参数,并利用上述数值试验平台,验证改进后的方案,提高了气道的流通能力。本文提出的参数化设计方法可以指导一般气道设计。

整车热管理的一维与三维耦合仿真

同时建立了三维整车热管理数值模型和发动机及其冷却系统的一维数值模型。发动机舱内流场及其换热特性三维仿真获得的对流换热系数和换热量,可用来在发动机及其冷却系统的一维仿真中算出冷却系各部件的温度;这些又可作为三维仿真的边界条件,去更新发动机舱的热流特性。如此反复迭代直至收敛。这样的一维和三维耦合仿真分析,为样机制造前整车热管理的仿真提供了一种有效的方法。