جریان خون در سرخرگ مسدود شده، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (جریان خون در سرخرگ مسدود)

هدف از این مسأله، شبیه سازی عددی جریان خون در یک سرخرگ مسدود شده با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

در این مدل‌سازی، یک رگ افقی طراحی شده است که در وسط مسیر جریان خون یک انسداد منحنی وجود دارد. جریان خون تعریف شده در داخل این رگ دارای چگالی 1035 kg/m³ و ویسکوزیته 0.0043 W/m.K است.

مدل حاضر را با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر (Design Modeler) به صورت سه بعدی طراحی کردیم. این مدل از یک رگ سه بعدی تشکیل شده که در وسط آن انسداد وجود دارد. برای ترسیم این رگ گرفتگی از یک خط منحنی استفاده می‌شود که حول محور مرکزی آن می‌چرخد.

برای تعریف این خط منحنی، یک فایل حاوی مجموعه‌ای از نقاط با مختصات خاص وارد می‌شود. این رگ استوانه‌ای شکل است و طول آن 0.18 متر و قطر آن 0.004 متر است.

سپس مش بندی مدل را با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) انجام دادیم. مش بندی از نوع با سازمان (structured) بوده و تعدد 431156 سلول ایجاد شده است.

هدف از پروژه حاضر، بررسی اختلاف فشار ایجاد شده در مسیر جریان خون در داخل رگ به دلیل گرفتگی عروق است.

روش‌های استفاده شده

برای رسم رگ در کار حاضر، یک خط منحنی تعریف شده است. این خط منحنی براساس تابع گاوسی (Gaussian) به صورت زیر تعریف می‌شود. این تابع گاوسی نشان دهنده تغییر در مقدار شعاع رگ در راستای محور افقی رگ است.

این تابع به مختصات افقی (z) بستگی دارد و درصد گرفتگی آن (st) برابر 0.90 و شیب آن (σ) در ناحیه گرفتگی برابر با 0.85 است. جریان خون با دبی جرمی 0.013662 kg/s وارد رگ می‌شود.

نتایج

پس از فرآیند حل، کانتورهای (contour) دو بعدی و سه بعدی مربوط به فشار، سرعت و گرادیان فشار را به دست می‌آوریم. همچنین نموداری از تغییرات میزان فشار استاتیکی در امتداد محور مرکزی این رگ افقی به دست می‌آید. برای رسم نمودار مربوطه، جهت طولی را بی‌بعد تعریف کرده‌ایم.

نتایج نشان می‌دهد که بیشترین میزان افت فشار در مسیر عبور از ناحیه گرفتگی رگ رخ می‌دهد.