Υπολογιστική μελέτη παλλόμενης ροής μέσα από στέγνωση:επίδραση παραμέτρων σε αιμοδυναμικούς δείκτες

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία, μελετάται υπολογιστικά το πεδίο ροής μέσα από στένωση κυκλικού αγωγού με ελαστικά τοιχώματα, πρόβλημα που προσομοιάζει την επίδραση της αθηρωματικής πλάκας στη ροή του αίματος σε στεφανιαία αρτηρία. Από τη μελέτη της νόσου της αθηροσκλήρωσης, έχουν συνδεθεί διάφορες αιμοδυναμικές παράμετροι όπως η ενδοθηλιακή διατμητική τάση και η αρτηριακή πίεση με την αθηρωμάτωση των αρτηριών. Επιπλέον, έχουν αναπτυχθεί βιβλιογραφικά κατάλληλοι αιμοδυναμικοί δείκτες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση της πορείας της νόσου. Κατά τη μελέτη λοιπόν της αλληλεπίδρασης της παλμικής ροής με τον στενεμένο ελαστικό αγωγό, εκτιμάται η επίδραση της στένωσης στη ροή μέσω των παραπάνω αιμοδυναμικών παραμέτρων. Το πρόβλημα μελετάται, δισδιάστατα αξονοσυμμετρικά για αγωγό με συμμετρική και ήπια στένωση, βαθμού στένωσης 25.8% της διαμέτρου. Θεωρείται ότι το αίμα είναι Νευτώνειο και η ροή του είναι στρωτή ενώ ότι το τοίχωμα και η στένωση είναι από ομογενή και ελαστικά υλικά. Η επιβαλλόμενη κυματομορφή εισόδου της ροής είναι ημιτονοειδής ενώ εξετάζεται και μη-αρμονική κυματομορφή. Η επίδραση της γεωμετρίας της στένωσης, διερευνάται με αλλαγή του μήκους και του σχήματος της. Βρέθηκε ότι κατά την επιμήκυνση της στένωσης οι τιμές της διατμητικής τάσης τοιχώματος, έχουν ανοδική ή πτωτική συμπεριφορά ανάλογα με το αν χρησιμοποιείται τραπεζοειδής ή καμπανοειδής στένωση αντίστοιχα. Μάλιστα οι τιμές των τάσεων βγαίνουν εκτός των φυσιολογικών ορίων που συναντούνται σε υγιή άτομα. Η βαθμίδα διατμητικής τάσης τοιχώματος αυξάνεται καθώς βραχύνονται οι στενώσεις και για την τριγωνική στένωση κοντεύει στην κρίσιμη για ανεύρυσμα τιμή. Η ανακυκλοφορία της μεταστενωτικής ροής είναι μικρότερη στην περίπτωση των βραχειών και καμπανοειδών στενώσεων. Το ίδιο συμβαίνει και με την πτώση πίεσης στον αγωγό. Τέλος, η μη αρμονική κυματομορφή επιφέρει ελαφριά αύξηση της ανακυκλοφορίας και της πτώσης πίεσης του πεδίου ροής.