1کارشناس ارشد ، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف
2استادگروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف
3استاد گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف
چکیده
به علت نقش اساسی دستگاه گردش خون در بدن و گسترش روز‌افزون بیماری‌های مربوط به آن در کار حاضر سعی شده است تا با استفاده از شبیه‌سازی عددی یک‌بعدی، سیستم سرخرگ‌های اصلی دستگاه گردش خون مدل شود. برای اولین بار در شبیه‌سازی یک‌بعدی از روش حجم محدود برای گسسته‌سازی معادلات ناویر‌استوکس که با معادله حالت کوپل شده استفاده شده است. در گسترش شرایط مرزی خروجی از مدلی موسوم به درختچه‌ی شریانی ساختار یافته بهره گرفته شده است و مدل یک‌بعدی با مدل متمرکز ( لامپ) کوپل شده است. نتایج این حل، با سایر حل‌های یک‌بعدی چون روش مشخصه‌ها اعتبارسنجی شده و نشان داده شده که استفاده از روش حجم محدود نیز می‌تواند مشخصات جریان خون در سرخر‌گ‌ها را به خوبی نشان دهد. همچنین پروفیل‌های فشار و دبی در رگ‌های اصلی بدن در حالت نرمال به دست آمده و نشان داده شده که با دور شدن از قلب پروفیل فشار تیزتر می‌شود که با نتایج فیزیولوژیک همخوانی دارد. همچنین نشان داده می‌شود که با افزایش ضریب الاستیک رگ‌ها در بیماری تصلب شریان، فشار سیستولی افزایش و همراه با آن فشار دیاستولی کاهش می‌یابد. در نهایت با توجه به نتایج به دست آمده این نکته به دست می‌آید که روش حجم محدود کارایی لازم برای شبیه‌سازی عددی یک‌بعدی دستگاه گردش خون را دارا می‌باشد.
Study of Physiological Parameters of the Cardiovascular System by One Dimensional and Numerical Simulation
نویسندگان [English]
Mehdi Molaei, Mohammad Saeid Saeidi, Bahar Firoozabadi
چکیده [English]
Study of Physiological Parameters of the Cardiovascular System by One Dimensional and Numerical Simulation. Owning to important role of the cardiovascular system in the human body and increase of cardiovascular diseases from day to day, in this study, we try to simulate a system of arteries by using one dimensional numerical modeling. For the first time in the one dimensional simulation, we use the finite volume method for discretization of Navier-Stocks equations coupled with the state equation. In order to develop the outflow boundary condition, we use a kind of lumped model called arteriole structure tree. Results of this study are verified by results of other one dimensional modeling such as the characteristic method and are showed that finite volume method is able to demonstrate characteristic of blood flow in arteries. Normal pressure and flow profiles in main systemic arteries are determined, and it is founded that the pressure profile becomes steeper with distance from the heart, which is in agreement with physiological patterns. Furthermore, we can show that when elasticity of arteries is increased in arterioscleroses disease, systolic pressure increases, yet diastolic pressure decreases. Finally, according to available results, it is clear that the finite volume method is useful to simulate numerically and one dimensionally the cardiovascular system.
ابتدای صفحه