شبیه‌سازی عددی جریان غیرنیوتنی خون در مدل سه‌بعدی دوشاخگی با یک شاخه غیرمسطح با گرفتگی موضعی

در پژوهش حاضر، شبیه‌سازی عددی عبور جریان دائمی خون در مدل دوشاخگی غیرصفحه‌ای با سه شدت گرفتگی ملایم (%20)، متوسط (%50) و شدید (%80) انجام‌شده است. در این تحقیق، اثر روان‌شدگی برشی خون با مدل کرئو-یاسودا شبیه‌سازی‌ و از خواص ویسکوپلاستیک آن صرف نظر شده است. همچنین دو هندسه‌ی هم‌مرکز و خارج از مرکز برای گرفتگی در نظر گرفته‌شده است. نتایج بدست آمده از این مقاله نشان می‌دهد که لزجت غیرنیوتنی در مقایسه با لزجت نیوتنی، تفاوت‌های قابل توجهی در خطوط جریان ثانویه داشته و روان‌شدگی برشی به نحوی در خطوط جریان ثانویه تاثیر‌ ‌گذاشته بطوری که گردابه‌ها در مقطع میانی گرفتگی و پس از آن یا تشکیل نشده‌ یا اندازه‌ی کوچک‎تری داشته‌اند. همچنین، سرعت محوری در شاخه‌ی غیرمسطح با افزایش درصد گرفتگی، کاهش یافته و در نهایت، حداکثر تنش برشی دیواره‌ای با لزجت نیوتنی در قیاس با لزجت غیرنیوتنی، خطای قابل توجهی داشته و مقادیر تخمین زده‌شده توسط آن در اکثر موارد کمتر از لزجت غیرنیوتنی بوده است. این اختلاف تا %37 برای یک گرفتگی با شدت %80 نیز می‌رسد. همچنین، تغییرات سرعت و نرخ برش ناشی از عبور گرفتگی، سبب می‌شود تا مدل‌سازی لزجت غیرنیوتنی نقش مهمی را در تعیین خطوط جریان و اندازه سرعت ایفا نماید. به علاوه، با افزایش درصد گرفتگی، اثر انحنای رگ که موجب انحراف میدان سرعت به دیواره بیرونی می‌شود کاهش می‌یابد.

numerical simulation of non-newtonian blood flow in a three-dimensional non-planar bifurcation with stenosis

in the present study, numerical simulation of the steady blood flow through the carotid artery with a non-planar geometry model and considering mild (20%), moderate (50%), and severe (80%) occlusion was performed. in this research, the shear-thinning behavior of the blood fluid is incorporated by the carreau–yasuda model, and the viscoplasticity of blood was ignored. furthermore, concentric and eccentric geometries were considered for stenosis. by comparing the non-newtonian and newtonian viscosity results, significant differences were found in the secondary flow lines. shear-thinning behavior affects the secondary flow lines so that the vortices are either not formed or are smaller in size in the middle of the stenosis and subsequent sections. moreover, axial velocity profiles in the non-planar branch decreased by increasing stenosis percentage, and in estimating the maximum wall shear stress, the newtonian model had a significant error compared to the non-newtonian one, and the estimated values by the newtonian model were less than the non-newtonian in most cases (up to 37% for an 80% stenosis). in addition, variation of velocity and shear rate caused by stenosis reveals the importance of the non-newtonian model in calculating streamlines and velocity magnitudes. plus, as the percentage of stenosis increased, the vessel’s curvature effect, which causes the velocity field to deviate to the inner wall, decreased.