● 摘要
近年来，随着人们生活水平的提高，寿命的延长，以及饮食结构的改变，冠心病、动脉粥样硬化等心血管系统的疾病已成为严重危害人类健康的一大类疾病，是世界范围第一位的死因。目前，血管内支架置入手术是治疗心血管疾病的一个重要选择。因其手术创伤小，危险低，并发症少等优点，血管内支架应用范围越来越广。但是，血管在植入支架后会发生再狭窄，这是该器械目前在临床上的主要问题。支架植入后再狭窄的发病机理尚不十分清楚。有研究表明，血管内支架植入后对血流产生的不利扰动是导致血管再狭窄的重要原因之一。而现行的防治再狭窄的手段却极少考虑这一因素。血流动力学研究发现，升主动脉处的血流呈旋动流态，这种流态的好处是：一方面，它可使血流稳定，减小湍流；另一方面，它可使血管壁得到光滑冲刷，减小血液中有害物质（如脂质等）在血管壁的沉积。基于此，我们认为如能设计出一种新型的支架，使血流呈旋动流状态可能会有利手术的效果。本论文提出一种螺旋状的旋流导引装置，可使血管内支架的血流产生旋动。用计算流体力学方法，对旋流导引装置的血流动力学特性进行了研究，以达到优化设计该装置的目的。优化设计的参数主要有：螺旋结构金属丝横截面半径、螺旋个数以及螺旋的角位移。优化设计所考虑的血流动力学特性主要包括血流的旋动强度和流场的壁面剪应力。另外，本文模拟了支架植入后对血流的扰动。与以往的研究不同，本文考虑了血流和血管的相互作用（即，流固耦合问题），并考虑了支架引起血管变形这一因素。数值模拟研究了流动分离区域大小和雷诺数与支架几何参数间的关系，几何参数包括支架厚度与支架丝间距。结果显示，雷诺数和支架厚度对流动分离区域大小的影响显著，而支架丝间距的影响很小。