شبیه سازی جریان خون در شریان کاروتید با در نظر گرفتن اندرکنش سازه و سیال

در این پایان نامه شبیه سازی از جریان خون در رگ کاروتید شخصی 54 ساله انجام شده است و این شبیه سازی با استفاده از یک هندسه ی واقعی از نمونه ی سی تی اسکن و سپس پردازش آن انجام شده است. برای شبیه سازی از نرم افزار ansys-cfx به روش حجم محدود برای حل معادلات سیال استفاده شده است. در نظر گرفتن اندرکنش سازه و سیال به شرایط مساله اضافه شده تا بتواند نتایج را به واقعیت نزدیک کند. برای سیال خون هم از مدل نیوتنی و هم مدل غیر نیوتنی استفاده شده است. شرایط مرزی در ورودی به صورت دبی جرمی تعریف شده است و جریان به صورت غیر دائم است. همچنین در ورودی و خروجی ها جابه جایی آن ها بسته شده است. پارامتر های همودینامیکی سیال از جمله سرعت، تنش برشی دیواره و فشار مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد که اضافه شدن الاستیک بودن جداره به شرایط تحقیقات باعث شده سرعت در نزدیک جداره ها بیشتر و از پیشرفت آتروسکلروز جلوگیری کند که این از خواص طبیعی عروق است که دربیشتر تحقیقات قبلی که جداره صلب فرض می شده، این نکته قابل پیش بینی نبوده است. همچنین در اواسط شریان کاروتید اصلی ناحیه ای بیشترین جابه جایی را دارد که می‍توان گفت آن نقطه بیشترین احتمال آنوریسم و همچنین کمترین احتمال آتروسکلروز را نسبت به سایر نقاط دارد. در کاروتید داخلی با توجه به زاویه کم دو شاخه (حدود 37 درجه) هیچ گونه جریان برگشتی بوجود نمی اید ولی بیشینه سرعت به سمت جدار داخلی خواهد بود. بنابراین سرعت در جدار خارجی پایین است و در نتیجه تنش برشی بسیار پایین است که شرایط را برای پیشرفت آتروسکلروز فراهم می سازد. در کاروتید خارجی به دلیل زاویه ی بیشتری که نسبت به کاروتید داخلی دارد جریان کمتری از آن عبور می کند و سرعت در جدار خارجی آن بسیار پایین تر و در نتیجه تنش برشی بسیار کمی نسبت به سایر نقاط این رگ دارد که شرایط بسیار مناسبی را برای پیشرفت آتروسکلروز بوجود می اورد. در دو طرف محل دوشاخه در جدار کاروتید اصلی نقاطی وجود دارد که تنش یرشی در آن به مقدار قابل توجهی افزایش می یابد و این نواحی را مستعد بیماری آنوریسم می کند. با تحلیل مدل های مختلف سیال نیوتنی و غیر نیوتنی این نتایج حاصل شد که روش کارو و کارو یاسودا روش های مناسب تری نسبت به روش کراس هستند زیرا در روش کراس با افزایش گرادیان سرعت، نرخ کرنش برشی افزایش می یابد و این افزایش باعث کم شدن لزجت می شود در حالی که در روش کارو و کارو یاسودا با افزایش نرخ کرنش برشی لزجت به لزجت در حالت نیوتنی نزدیک می شود که این مساله باعث شده نتایج واقعی تری برای سیال خون نسبت به روش کراس مشاهده شود. با تحلیل نتایج حاصل از یک نمونه ی واقعی می توان با بررسی پارامترهای آن به پیش بینی بیماری های عروق پرداخت و شخص را از این موضوع آگاه کرد تا فعالیت های روزانه خود را، اعم از فعالیت های ورزشی و رژیم غذایی با توجه به خطراتی که وی را تهدید می کند برنامه ریزی کند. جریان خون، سیال نیوتنی و غیر نیوتنی، ansys-cfx، اندر کنش سازه و سیال