血流与血管力学模拟器 返回
Biofluid Mechanics

血流与血管力学模拟器(泊肃叶流)

用哈根-泊肃叶公式实时计算血流量、壁面剪切应力和沃默斯利数。改变狭窄率、血管类型和粘度,评估动脉硬化风险。

参数设置
血管类型
血管半径 R 12.5 mm
0.5 μm(毛细血管)~ 12 mm(大动脉)
血管长度 L 20.0 cm
压差 ΔP 1333 Pa
10 mmHg = 1333 Pa
血液粘度 μ 3.5 mPa·s
受温度·血细胞比容影响
血细胞比容 Hct 45 %
狭窄率 0 %
半径缩小(0%=正常,90%=重度狭窄)
心率 HR 72 bpm
流量 Q [ml/min]
平均流速 [cm/s]
壁面剪切应力 τ_w [Pa]
雷诺数 Re
沃默斯利数 Wo
WSS 风险评估
速度分布(横截面)
流量 vs 半径(R⁴依赖性)
狭窄率 vs 壁面剪切应力

理论公式

哈根-泊肃叶公式(圆管稳态层流):

$$Q = \frac{\pi R^4 \Delta P}{8 \mu L}$$

壁面剪切应力:$\tau_w = \dfrac{4\mu Q}{\pi R^3} = \dfrac{R\,\Delta P}{2L}$

速度分布:$u(r) = \dfrac{\Delta P}{4\mu L}(R^2 - r^2)$

沃默斯利数:$Wo = R\sqrt{\omega/\nu}$ ($\omega = 2\pi \cdot HR/60$)

医学工程·CAE应用: 血管支架设计(WSS优化)/ 人工心脏·LVAD流体分析 / 动脉瘤CFD仿真前的手算验证 / 微流控生物反应器设计。Re < 2300为层流条件(泊肃叶公式适用范围)。