شبیه سازی مستقیم عددی جریان در مجرای دارای گرفتگی

تصلب شرایین یکی از انواع بیماری های عروقی است که به عنوان یکی از عوامل اولیه در شکل گیری بسیاری از بیماری ها و سکته های قلبی شناخته می شود. در این بیماری با گذشت سال ها و به سبب شکل گیری پلاکت ها در درون شریان ها، امکان بسته شدن کامل شریان فراهم می شود. مطالعه ی دینامیک جریان خون در مجاری دارای گرفتگی، امکان تشخیص بیماری های عروقی را فراهم می سازد و حتی در مواردی که این قبیل بیماری ها در مراحل اولیه و قبل از بحرانی شدن گرفتگی شناخته شوند، دیگر نیازی به جراحی، جهت درمان بیماری نمی باشد. لذا در این پژوهش روش عددی به عنوان ابزاری قدرتمند در بررسی پارامترهای تأثیرگذار و نیز اثرات نامطلوب گرفتگی مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا به منظور برآوردن خواسته های مطرح شده، یک مدل نامتقارن مجرای دارای گرفتگی (به عنوان یک مدل گرفتگی واقعی) با ویژگی های هندسی و شرایط جریانی(آرام و دایمی) مشابه با مطالعه ی آزمایشگاهی موجود، به کمک شبیه سازی عددی و در قالب توسعه ی یک کد کامپیوتری بررسی شده، نتایج به دست آمده از شبیه سازی عددی با نتایج تجربی افت فشار صحه گذاری می شوند. البته شایان توجه است که اثرات گرفتگی در یک مدل متقارن در مقایسه با یک گرفتگی نامتقارن (با میزان گرفتگی یکسان) متفاوت بوده، لذا تحلیل عددی گرفتگی متقارن نیز جهت ارائه ی مقایسه های کمی مورد نظر قرار گرفته است. در توسعه ی کد کامپیوتری جهت شبیه سازی عددی مسئله، معادلات حاکم پس از گسسته شدن در شبکه های غیر جابجا شده، به روش حجم محدود و در مختصات عمومی منحنی الخط حل می شوند. به منظور تولید شبکه ی محاسباتی، روش دیفرانسیلی بیضوی به کار گرفته شده است. در کلیه ی تحلیل ها، خون یک سیال نیوتونی فرض می شود. در پایان نیز به منظور دست یابی به نتایج کمی و کیفی، اثرات تغییرات عدد رینولدز بر ویژ گی های جریان مانند تنش برشی دیواره ای، طول ناحیه ی جدایش، جریان چرخشی، سرعت ماکزیمم و فشار در گرفتگی واقعی و همچنین مقایسه ی نتایج با نتایج حل جریان در گرفتگی ساده سازی شده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد کاهش سطح مقطع در گلویی موجب افزایش گرادیان سرعت در دیواره ها شده که افزایش شدید تنش برشی را درپی خواهد داشت. همچنین با عبور جریان خون از ناحیه ی گرفتگی، افت ناگهانی فشار در محل گرفتگی مشاهده می شود که با افزایش عدد رینولدز افزایش بیشتری یافته و از عوامل بسیار تاًثیرگذار در پیشرفت بیماری های عروقی به شمار می آید. وجود گرفتگی های واقعی مانند مدل بررسی شده در این پژوهش، باعث بر هم زدن تقارن جریان و در نتیجه تشکیل نواحی چرخشی و گردابه هایی در پایین دست جریان می شود. شایان ذکر است، وقوع این پدیده های فیزیولوژیکی در مدل گرفتگی واقعی باعث پیشرفت انواع بیماری های عروقی ناشی از تصلب شرایین خواهد شد که در گرفتگی های ساده با شکل هندسی متقارن با این شدت دیده نمی شود.