عنوان پایان‌نامه
بررسی ناپایداری جریان خون در داخل رگ با گرفتگی با در نظر گرفتن اثر حرکت دیواره ها
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2217;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 55631
- تاریخ دفاع
- ۲۹ آذر ۱۳۹۱
- دانشجو
- سیاوش طوسی
- استاد راهنما
- کیوان صادقی, امیر نجات
- چکیده
- یکی از معمول ترین بیماریهای سیستم قلبی و عروقی بدن انسان و حیوانات گرفتگیهای موضعی پیش آمده در داخل رگها میباشد که در نهایت منجر به کارکرد نادرست سیستم گردش خون میگردد. هرچند مکانیزم دقبق شروع گرفتگی در رگها شناخته شده نیست، پس از شروع شکل گیری این گرفتگیها باعث به هم ریختگی جریان و رشد بیشتر بیماری میشوند به گونهای که حتی تغییر در خواص موضعی خون نیز دیده میشود. به خصوص در حالتی که وجود این گرفتگیها باعث ناپایدار شدن جریان گردد این تغییرات بیشتر نیز خواهند بود. در این تحقیق ناپایداری جریان خون در اثر گرفتگیهای کوچک دیواره رگ که در آستانه شکلگیری و رشد قرار دارند مورد بررسی قرار گرفته است. جریان خون به صورت جریان ضربانی سیالی نیوتنی در کانالی دو بعدی دارای گرفتگی موضعی مدل سازی شده است. باید در نظر داشت که به علت الاستیک بودن دیواره رگها نمیتوان از حرکت آنها در راستای عمود بر جریان صرف نظر کرد. در اینجا حرکت دیوارهها به صورت تابعی معلوم از زمان و مکان در نظر گرفته شده است. برای حل ابتدا معادلات با استفاده از یک نگاشت به فضای محاسباتی انتقال یافته و پس از خطی سازی با استفاده از روش گسسته سازی طیفی و نظریه ناپایداری فلوکت، که مربوط به معادلات خطی با ضرایب متناوب با زمان میباشد، ناپایداری جریان مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان میدهد که وجود گرفتگی های کوچک در حد 10% نیز به شدت باعث تغییر در خواص پایداری جریان میگردد. این تغییرات هم در اندازه عدد رینولدز و عدد موج بحرانی و هم در حساسیت جریان به اغتشاشات دیده میشود. همچنین در حالتی که کانال دارای گرفتگی نباشد نیز اثر حرکت دیواره ها مورد بررسی قرار گرفته اند. مشاهده میشود که حرکت دیواره ها به طور کلی میتواند اثر پایدار کننده یا ناپایدار کنده بر روی جریان داشته باشد.
- Abstract
- One of the most widespread diseases in the vascular system of humans and animals is the local constraints in blood vessels, which finally leads to the malfunction of cardiovascular system. Although the exact mechanisms responsible for the initiation of this phenomena are not clearly known, it has been established that once a mild stenosis is developed, the resulting flow disorder further influences the development of the disease and arterial deformity, and change the regional blood rheology. If the flow disorder leads to the instability of blood flow, this influence is even more severe. Instability of blood flow in mildly stenosed artries is investigated in this work, in order to further understand the effect of a local symmetric constriction on blood flow regime and hence its effect on the development of the stenosis. Blood flow is modeled as the pulsatile flow of a Newtonian fluid in a two-dimensional channel with local constriction. However, the blood vessels’ motion due to the variation in the pressure field should be considered as well. This motion is implemented as a known function of space and time. Governing equations of the fluid are first transformed into the computational domain. After linearizing, they are solved using fully spectral method. The Floquet instability theory is implemented in order to picture the stability characteristics of the flow. The results show that even mild smooth constrictions of 10% can alter the stability characteristics of the flow in every aspect, including critical Reynolds number, critical wave number, and the flow sensitivity to introduced perturbations. The effect of walls’ motion is also considered in a non-constricted channel and it is shown that the motion could have stabilizing or destabilizing effect on the flow regime.
