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The Rheology of Blood Flow in a Branched Arterial System.
Applied Rheology ( IF 5.8 ) Pub Date : 2006-08-26 , DOI: 10.1901/jaba.2005.15-398
Shewaferaw S Shibeshi 1 , William E Collins
Affiliation  

Blood flow rheology is a complex phenomenon. Presently there is no universally agreed upon model to represent the viscous property of blood. However, under the general classification of non-Newtonian models that simulate blood behavior to different degrees of accuracy, there are many variants. The power law, Casson and Carreau models are popular non-Newtonian models and affect hemodynamics quantities under many conditions. In this study, the finite volume method is used to investigate hemodynamics predictions of each of the models. To implement the finite volume method, the computational fluid dynamics software Fluent 6.1 is used. In this numerical study the different hemorheological models are found to predict different results of hemodynamics variables which are known to impact the genesis of atherosclerosis and formation of thrombosis. The axial velocity magnitude percentage difference of up to 2 % and radial velocity difference up to 90 % is found at different sections of the T-junction geometry. The size of flow recirculation zones and their associated separation and reattachment point's locations differ for each model. The wall shear stress also experiences up to 12 % shift in the main tube. A velocity magnitude distribution of the grid cells shows that the Newtonian model is close dynamically to the Casson model while the power law model resembles the Carreau model. ZUSAMMENFASSUNG: Die Rheologie von Blutströmungen ist ein komplexes Phänomen. Gegenwärtig existiert kein allgemein akzeptiertes Modell, um die viskosen Eigenschaften von Blut wiederzugeben. Jedoch gibt es mehrere Varianten unter der allgemeinen Klassifikation von nicht-Newtonschen Modellen, die das Verhalten von Blut mit unterschiedlicher Genauigkeit simulieren. Die Potenzgesetz-, Casson und Carreau-Modelle sind beliebte nicht-New-tonsche Modelle und beeinflussen die hämodynamischen Eigenschaften in vielen Situationen. In dieser Studie wurde die finite Volumenmethode angewandt, um die hämodynamischen Vorhersagen dieser Modelle zu untersuchen. Um die finite Volumenmethode zu implementieren, wurde die Fluiddynamiksoftware Fluent 6.1 verwendet. In dieser numerischen Studie wurde gefunden, dass die unterschiedlichen hämorheologischen Modelle unterschiedliche Resultate für die hämodynamischen Grössen vorhersagen, von denen bekannt ist, dass sie die Entstehung von Arteriosklerose und die Bildung von Thrombose beeinflussen. Es wurde gefunden, dass die relative Differenz der axialen Geschwindigkeit bis zu 2% und die der radialen Geschwindigkeit bis zu 90% in unterschiedlichen Abschnitten der T-Verbindung beträgt. Die Grösse der Strömungszirkulationszonen und ihrer dazugehörigen Trennungs- und Vereinigungspunkte differieren für jedes Modell. Die Scherspannung an der Wand erfährt ebenfalls eine Verschiebung im Hauptrohr von bis zu 12%. Der Verlauf der Geschwindigkeit auf den Gitterzellen zeigt, dass das Newtonsche Modell mit Bezug auf die Dynamik dem Casson-Modell nahe ist, während das Potenzgesetzmodell dem Carreau-Modell ähnlich ist. R#ENTITYSTARTX000E9;SUM#ENTITYSTARTX000E9;: La rhéologie de l'écoulement sanguin est un phénomène complexe. Présentement, il n'y a pas de consensus universel sur le modèle qui représente la propriété visqueuse du sang. Cependant, parmi la classification générale des modèles non-Newtoniens qui simulent le comportement du sang avec différents degrés de précision, il y a plusieurs différences. Les lois de puissance, les modèles de Casson et Carreau sont des modèles non-Newtoniens populaires et ont un effet sur les quantités hémodynamiques sous plusieurs conditions. Dans cette étude, la méthode de volume fini est utilisée pour explorer les prédictions hémodynamiques de chacun de ces modèles. Pour implémenter la méthode de volume fini, le logiciel de calcul de dynamique des fluides Fluent 6.1 a été utilisé. Dans cette étude numérique, les différents modèles hémorhéologiques tendent à prédire des résultats différents pour les variables hémodynamiques qui sont reconnues comme ayant un impact sur la genèse de l'artériosclérose et de la thrombose. Une différence jusqu'à 2% dans l'amplitude de la vélocité axiale et une différence jusqu'à 90% dans la vélocité radiale sont découverts dans différentes sections d'une géométrie de type jonction en T. La taille des zones de re-circulation d'écoulement et les localisations des points de séparation et de rattachement qui leur sont associées, diffèrent pour chacun des modèles. La contrainte de cisaillement aux parois présente également un déplacement de 12% dans le tube principal. La distribution de l'amplitude de vitesse dans les cellules du maillage montre que le modèle Newtonien est dynamiquement proche du modèle de Casson tandis que le modèle en loi de puissance ressemble au modèle de Carreau.

中文翻译:

分支动脉系统中血流的流变学。

血液流变学是一个复杂的现象。目前,尚无普遍认同的模型来代表血液的粘性。但是,在以不同精确度模拟血液行为的非牛顿模型的一般分类下,存在许多变体。幂律,Casson和Carreau模型是流行的非牛顿模型,并在许多情况下影响血液动力学量。在这项研究中,有限体积法用于研究每个模型的血液动力学预测。为了实现有限体积方法,使用了计算流体力学软件Fluent 6.1。在该数值研究中,发现了不同的血液流变学模型来预测血液动力学变量的不同结果,这些结果已知会影响动脉粥样硬化的发生和血栓形成的形成。在T型结几何形状的不同部分,轴向速度幅值百分比差异最大为2%,径向速度差异最大幅度为90%。每种型号的回流区域的大小及其相关的分离和重新连接点的位置都不同。壁剪应力在主管中也经历了高达12%的偏移。网格单元的速度大小分布表明,牛顿模型在动态上接近于卡森模型,而幂律模型则类似于卡洛模型。ZUSAMMENFASSUNG:Die Rheologie vonBlutströmungenist ein komplexesPhänomen。Gegenwärtigexistiert kein allgemein akzeptiertes Modell,um die viskosen Eigenschaften von Blut wiederzugeben。Jedoch gibt es mehrere Varianten unter der allgemeinen von nicht-Newtonschen Modellen 死而复生。Potenzgesetz-,Casson和Carreau-Modelle犯罪,New-tonsche Modelle和beeinflussen在vielen情境中丧生。在有限的Volumemethode Angewandt的二等奖研究中,HämodynamischenVorhersagen的二等奖Modeler zu untersuchen。有限体积的工具,流畅的Fluiddynamik软件Fluent 6.1版本。在《数字经济学》杂志中,不合时宜的艺术作品获得了合乎现代主义的格罗森·弗尔森(Grössenvorhersagen)的邀请,冯·德恩·贝肯特·恩斯特·德森·比伦斯·恩西斯·比隆·恩西斯·冯·德伦西恩·冯·德恩博因 Es wurde gefunden,相对轴向差异为2%,径向差异为90%,这是在T-Verbindung测试中进行的。模特与模特儿的区别和发展。Die Scherspannung an der Wanderfährteine Verschiebung im Hauptrohr von bis zu下降了12%。Der Verik der Geschwindigkeit auf den Gitterzellen zeigt,Dassy das Newtonsche Modell mit Bezug auf die Dynamik dem Casson-Modell nahe ist,Währenddas Potenzgesetzmodell dem Carreau-Modellähnlichist。R#ENTITYSTARTX000E9; SUM#ENTITYSTARTX000E9 ;:香气浓郁的复合型。表现,即永久性否决了桑给定的普遍模范行为。后代 非Newtoniens模范分类法准同等程度的诉状,il ya plusieurs区别。非牛津民防,非牛顿民俗和现代社会条件的法定条件。Dans cetteétude,laméthodede volume fini estutiliséepourdictéhémodynamiquesde chacun de cesmodèles。将流体计量器,流体动力学计器Fluent 6.1和étéutilisé倒入。丹麦国家统计局,法国统计局发展趋势研究与发展趋势研究,不同变量之间的关系研究表明,对法国和法国的艺术发展有很大的影响。Unedifférencejusqu' à2%轴上的轴向振幅和差异引起的压力à90%轴上的轴向径向和轴向变形的区域之间的差异。在不同地区的分权与解散关系的地方。12%dans le tube main违法行为发生在巴黎的永久性诉讼中。蒙特勒魁北克省牛津市的维斯特拉丹斯·莱斯·维勒斯大剧院发行了卡松·桑迪斯·魁北克·莫伊斯·莱昂·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·德·波利斯 联合国贸易和其他地方办事处的分离和分配关系,以及不同的流通方式。12%dans le tube main违法行为发生在巴黎的永久性诉讼中。蒙特勒魁北克省牛津市的维斯特拉丹斯·莱斯·维勒斯大剧院发行了卡松·桑迪斯·魁北克·莫伊斯·莱昂·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·德·波利斯 联合国贸易和其他地方办事处的分离和分配关系,以及不同的流通方式。12%dans le tube main违法行为发生在巴黎的永久性诉讼中。蒙特勒魁北克省牛津市的维斯特拉丹斯·莱斯·维勒斯大剧院发行了卡松·桑迪斯·魁北克·莫伊斯·莱昂·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·德·波利斯 12%dans le tube main违法行为发生在巴黎的永久性诉讼中。蒙特勒魁北克省牛津市的维斯特拉丹斯·莱斯·维勒斯大剧院发行了卡松·桑迪斯·魁北克·莫伊斯·莱昂·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·德·波利斯 12%dans le tube main违法行为发生在巴黎的永久性诉讼中。蒙特勒魁北克省牛津市的维斯特拉丹斯·莱斯·维勒斯大剧院发行了卡松·桑迪斯·魁北克·莫伊斯·莱昂·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·普朗西斯·德·波利斯
更新日期:2019-11-01
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