شبيه ‏سازي عددي جريان خون غيردايم درطول سرخرگ الاستيك باگرفتگي غيرمتقارن

Numerical simulation of unsteady blood flow through an elastic artery with a non-symmetric stenosis

درتحقيق حاضر،يك مدل دولايه‏ اي از جريان خون غيردايم وپالسي درطول سرخرگ گرفته شده بااستفاده ازروش عددي شبيه‏ سازي مي‏شود. مدل حاضر شامل لايه مركزي سوسپانسيون گلبول‏هاي قرمزولايه جانبي پلاسمااست. سيال ميكروپلارمعرف لايه مركزي وسيال نيوتني معرف لايه جانبي است. سرخرگ مفروض به صورت الاستيك و هندسه مفروض وابسته به زمان فرض مي‏شود،ولي جريان خون درطول سرخرگ الاستيك وغيرالاستيك باهم‏ديگرمقايسه مي‏شوند. به منظورشبيه‏ سازي هرچه بيشتر شرايط واقعي بدن انسان،نوع گرفتگي نسبت به جهت محوري غيرمتقارن ونسبت به جهت شعاعي متقارن درنظرگرفته شده است.با اعمال تبديل مختصات شعاعي مناسب، سرخرگ الاستيك گرفته شده، تبديل به سرخرگ مستطيلي شكل و صلب مي‏شود. معادلات ناوير-استوكس حاكم بر جريان خون با درنظر گرفتن گراديان فشار ورودي با استفاده از روش تفاضل محدود حل شده ‏اند. مشخصه‏ هاي ديناميكي جريان خون از قبيل پروفيل سرعت،دبي حجمي ومقاومت دربرابرجريان به دست آورده شده است ودرموردتاثيرخاصيت ارتجاعي ديواره و شدت گرفتگي برروي آن‏هابحث شده است. نتايج حاصل از شبيه‏ سازي حاضر توافق خوبي بانتايج تحليلي موجوددارد.

In the present study the problem of a two-layered model for an unsteady and pulsatile flow of blood through a stenosed artery is numerically simulated. The model consists of a core layer of suspension of erythrocytes and a peripheral plasma layer. The core is assumed to be represented using a micropolar fluid and the plasma layer using a Newtonian fluid. The artery is considered to be elasticand the geometry of the stenosis is taken as time-dependent, however, a comparison has been made with the rigid ones. The shape of the stenosis in the arterial lumen is chosen to be axially non-symmetric but radially symmetric in order to improve resemblance to the in-vivo situations. By applying a suitable coordinate transformation, the stenosed artery turns into a rectangular and rigid artery.The Navier-Stokes equations of motion of the blood flow, subjected to a pulsatile pressure gradient are solved numerically using the finite difference scheme.Dynamical characteristics of the blood flow such as the velocity profile, the volumetric flow rate and the resistance to flow are obtained and the effects of the wall motion and the severity of the stenosis on these flow characteristics are discussed. The results are found to be in good agreement with the available analytical results.