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专利号: 2013107124941
申请人: 深圳先进技术研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种模拟血流与血管壁作用的方法,其特征在于,所述方法包括:通过光滑粒子流体动力学方法计算血管内的流体粒子的压力密度、粘性力密度和外力密度;

使用质点弹簧模型计算位于血管壁与血流的交界处的边界粒子受到的弹回边界力;

采用Runge-Kuntta模型整合所述计算的血管内的流体粒子的压力密度、粘性力密度、外力密度和位于血管壁与血流的交界处的边界粒子受到的弹回边界力,更新所述血流与血管壁的动态信息;

其中,所述使用质点弹簧模型计算位于血管壁与血流的交界处的边界粒子受到的弹回边界力具体为:将位于血管壁与血流的交界处的边界粒子上的力分解为与边界垂直的方向上的力N(x)和与边界相切方向上的力T(y),其中所述与边界垂直的方向上的力N(x)具体为:当边界粒子与流体粒子间的距离大于预定的阈值距离时,所述与边界垂直的方向上的力N(x)为零;

当边界粒子与流体粒子间的距离小于或等于预定的阈值距离、且所述与边界垂直的方向上的力N(x)小于或等于边界粒子弹簧连接中拉伸力的最大值时,所述与边界垂直的方向上的力N(x)为 所述 h为光滑粒子动力学方法的支持半径,x为边界粒子与流体粒子间的距离,p为流体粒子a与边界交互的压力,ρ是粒子密度,Vab为流体粒子a相对于相对边界粒子b的速度;nb为边界粒子b的法向方向;当所述N(x)大于边界粒子弹簧连接中拉伸力的最大值时,所述与边界垂直的方向上的力N(x)为零。

2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述通过光滑粒子流体动力学方法计算血管内的血流粒子的压力密度、粘性力密度和外力密度步骤包括:在单位时间步长中,在设定的支持半径范围内查找与目标粒子i相邻近的相邻粒子j;

根据光滑粒子流体动力学原理,获取血管内的目标粒子i的密度ρi以及粒子i的压力密度fip;

设定引力为唯一的外力,获取外力密度fiex;

结合层粘度与子粒子尺度计算粘性力密度fiv。

3.根据权利要求2所述方法,其特征在于,所述在单位时间步长中,在设定的支持半径范围内查找与目标粒子i相邻近的相邻粒子j步骤具体为:在单位时间步长中,在设定的支持半径范围内,采用成对接近方法、链接列表方法或者基于树的方法,查找与目标粒子i相邻近的相邻粒子j。

4.根据权利要求2所述方法,其特征在于,所述根据光滑粒子流体动力学原理,获取血管内的目标粒子i的密度ρi步骤具体为:根据光滑粒子流体动力学原理,采用求和密度法或者继续密度法,获取血管内的目标粒子i的密度ρi。

5.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述采用Runge-Kuntta模型整合所述计算的血管内的流体粒子的压力密度、粘性力密度、外力密度和位于血管壁与血流的交界处的边界粒子受到的弹回边界力,更新所述血流与血管壁的动态信息步骤具体为:根据所计算的血管内的流体粒子的压力密度、粘性力密度以及与边界粒子交互产生的外力,结合粒子的当前位置和粒子密度,根据牛顿第二定律计算各粒子的加速度、速度,根据所述计算的速度与加速度值重新确定粒子的位置。

6.一种模拟血流与血管壁作用的装置,其特征在于,所述装置包括:第一计算单元,用于通过光滑粒子流体动力学方法计算血管内的流体粒子的压力密度、粘性力密度和外力密度;

第二计算单元,用于使用质点弹簧模型计算位于血管壁与血流的交界处的边界粒子受到的弹回边界力;

更新单元,用于采用Runge-Kuntta模型整合所述计算的血管内的流体粒子的压力密度、粘性力密度、外力密度和位于血管壁与血流的交界处的边界粒子受到的弹回边界力,更新所述血流与血管壁的动态信息;

其中,第二计算单元具体用于:

将位于血管壁与血流的交界处的边界粒子上的力分解为与边界垂直的方向上的力N(x)和与边界相切方向上的力T(y),其中所述与边界垂直的方向上的力N(x)具体为:当边界粒子与流体粒子间的距离大于预定的阈值距离时,所述与边界垂直的方向上的力N(x)为零;

当边界粒子与流体粒子间的距离小于或等于预定的阈值距离、且所述与边界垂直的方向上的力N(x)小于或等于边界粒子弹簧连接中拉伸力的最大值时,所述与边界垂直的方向上的力N(x)为 所述 h为光滑粒子动力学方法的支持半径,x为边界粒子与流体粒子间的距离,p为流体粒子a与边界交互的压力,ρ是粒子密度,Vab为流体粒子a相对于相对边界粒子b的速度;nb为边界粒子b的法向方向;当所述N(x)大于边界粒子弹簧连接中拉伸力的最大值时,所述与边界垂直的方向上的力N(x)为零。

7.根据权利要求6所述装置,其特征在于,所述第一计算单元包括:查找子单元,用于在单位时间步长中,在设定的支持半径范围内查找与目标粒子i相邻近的相邻粒子j;

第一获取子单元,用于根据光滑粒子流体动力学原理,获取血管内的目标粒子i的密度ρi以及粒子i的压力密度fip;

第二获取子单元,用于设定引力为唯一的外力,获取外力密度fiex;

计算子单元,用于结合层粘度与子粒子尺度计算粘性力密度fiv。

8.根据权利要求6所述装置,其特征在于,所述更新单元用于根据所计算的血管内的流体粒子的压力密度、粘性力密度以及与边界粒子交互产生的外力,结合粒子的当前位置和粒子密度,根据牛顿第二定律计算各粒子的加速度、速度,根据所述计算的速度与加速度值重新确定粒子的位置。