شبيه سازي عددي جريان خون غير نيوتوني درون رگ داراي گرفتگي با استفاده از روش شبكه بولتزمن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده روش شبكه بولتزمن يك روش حل عددي براي معادله انتقالي بولتزمن مي‌باشد. روش شبكه بولتزمن به علت سادگي اعمال آن كاربردهاي وسيعي در شبيه سازي جريان‌هاي متخلخل- جريان‌هاي آشفته- جريان‌هاي چند فازي- جريان‌هاي با مرز پيچيده- ... دارد و در سال‌هاي اخير بيش از پيش مورد توجه محققان قرارگرفته است. يكي از كاربردهاي اين روش عددي شبيه سازي رفتار سيال خون داخل عروق مي‌باشد. خون متشكل از سلول‌هاي خوني و پلاسما است. هرچند كه پلاسما همانند يك سيال نيوتوني رفتار مي‌كند اما خون رفتاري غيرنيوتوني از خود نشان مي‌دهد كه عامل آن سلول‌هاي خوني به خصوص گلبول‌هاي قرمز مي‌باشد. گرفتگي عروق يكي از شايع‌ترين علل مرگ و مير در كشور‌هاي مختلف است. تجمع چربي و يا انباشته شدن لخته خون درون سرخرگ‌هاي بدن موجب تنگي مجراي رگ مي‌شود. از همين رو بررسي گرفتگي در عروق خوني از اهميت ويژه‌اي برخوردار مي‌باشد. در اين پايان‌نامه به بررسي جريان خون به عنوان يك سيال غيرنيوتني داخل رگ داراي گرفتگي پرداخته مي‌شود. در اين رساله ضمن معرفي مختصر معادله انتقالي بولتزمن و ارتباط آن با معادلات ناوير-استوكس و با معرفي تعدادي از مدل‌هاي غيرنيوتني ارائه شده براي خون، به بررسي جريان خون غيرنيوتني در رگ داراي گرفتگي با استفاده از روش شبكه بولتزمن پرداخته مي‌شود. در شبيه‌سازي مورد بررسي از مدل‌هاي غيرنيوتني تواني، كيسون و كاريو-ياسودا براي نشان دادن رفتار خون استفاده شده‌اند. به منظور بررسي انسداد در رگ، با مدلسازي هندسه گرفتگي نزديك به واقعيت و اعمال شرايط مرزي مناسب الگوريتم شبكه بولتزمن را بوسيله نرم‌افزار متلب اجرا كرده و با استخراج نتايج، به تحليل اثر انسداد بر روي تغييرات سرعت، تنش برشي و افت فشار در محل گرفتگي مي‌پردازيم. نتايج نشان مي‌دهد كه در محل گرفتگي سرعت و تنش برشي افزايش مي‌يابد و تغييرات سرعت و تنش برشي در محدوده انسداد در رگ‌ها موجب ايجاد جريان‌هاي برگشتي در پشت گرفتگي‌ها مي‌شود.

218399

تبديل انرژي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان