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基于二尖瓣时变电阻模型的左心血液循环系统建模与仿真 被引量:5
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作者 温太阳 王芳群 +1 位作者 王颢 贺照明 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期370-375,共6页
改善传统血液循环系统数值仿真研究中关于二尖瓣流量的模拟仿真,充分考虑二尖瓣反流的客观存在性,并对二尖瓣动力学特性及二尖瓣运动在血液循环中的影响作用进行深入研究.根据血液动力学和电学网络的等效关系,提出基于时变电阻的二尖瓣... 改善传统血液循环系统数值仿真研究中关于二尖瓣流量的模拟仿真,充分考虑二尖瓣反流的客观存在性,并对二尖瓣动力学特性及二尖瓣运动在血液循环中的影响作用进行深入研究.根据血液动力学和电学网络的等效关系,提出基于时变电阻的二尖瓣电路模型,同时考虑血液在左心室的惯性及二尖瓣闭合的滞后性,建立改进型的左心血液循环系统等效电路模型.根据电学分析原理,求得该等效电路的状态微分方程数学模型.应用Matlab对数学模型进行建模仿真,结果得到更加符合生理要求的二尖瓣流量仿真曲线.二尖瓣流量分为3部分:舒张期的正向流量、收缩期关闭反流量和泄漏反流量.并且,二尖瓣流量充满心脏舒张的整个时期.在收缩期,可以明显看到正常反流延迟二尖瓣跨瓣压差,时间为50-80 ms.该研究揭示了二尖瓣在收缩期闭合速度和闭合质量对二尖瓣反流流量的影响. 展开更多
关键词 时变电阻 二尖瓣 左心血液循环 血液动力学
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无土栽培远程灌溉控制系统 被引量:10
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作者 王佳明 陈思 +2 位作者 荆腾 王颢 贺照明 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期959-965,共7页
针对无土栽培灌溉控制方式人工劳动强度大、精度低,智能化程度不够的问题,设计了一套无土栽培远程灌溉控制系统.以MSP430单片机为检测与控制核心,进行灌溉部件驱动控制,并结合相应传感器实时采集营养液监控参数.基于Qt编程设计了配套的... 针对无土栽培灌溉控制方式人工劳动强度大、精度低,智能化程度不够的问题,设计了一套无土栽培远程灌溉控制系统.以MSP430单片机为检测与控制核心,进行灌溉部件驱动控制,并结合相应传感器实时采集营养液监控参数.基于Qt编程设计了配套的上位机软件,对作物灌溉状况进行可视化监控,具有监测值设定、灌溉方式选择、监控参数实时显示、数据保存与历史数据查询等功能.使用GPRS无线传输技术实现上位机与下位机之间的数据同步通信,将BP神经网络应用于营养液电导率EC和pH值的调控中,经监测值调控试验表明,该系统能实现远距离稳定监测与控制,EC调控误差不超过0.11 mS/cm,pH值调控误差不超过0.08. 展开更多
关键词 无土栽培 灌溉控制 远程控制 BP神经网络 MSP430单片机 QT编程 GPRS无线传输
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环形燃烧室点火过程的实验与数值研究 被引量:5
3
作者 夏一帆 赵冬梅 +3 位作者 葛海文 林其钊 郑耀 王高峰 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期416-424,共9页
对多喷嘴旋流环形燃烧室的周向点火过程进行实验研究和数值模拟.数值方法采用非稳态雷诺平均(RANS)、自适应网格加密(AMR)方法和加州大学圣迭戈分校(UCSD)详细反应机理.将数值模拟所得的火焰周向联焰、合焰和放热率与实验结果进行对比.... 对多喷嘴旋流环形燃烧室的周向点火过程进行实验研究和数值模拟.数值方法采用非稳态雷诺平均(RANS)、自适应网格加密(AMR)方法和加州大学圣迭戈分校(UCSD)详细反应机理.将数值模拟所得的火焰周向联焰、合焰和放热率与实验结果进行对比.结果表明,数值计算所得的火焰周向传播过程与实验中高速相机记录的火焰传播过程整体相符.计算所得的火焰面积和放热率变化与实验所得的积分亮度变化曲线较符合.实验和数值结果均表明,在点火过程中存在拱形火焰、周向传播模式以及不对称的火焰汇合.所采用的数值方法能够基本模拟环形燃烧室中的火焰传播过程.与实验相比,数值计算能揭示更多流场和火焰传播的细节,但是数值结果依赖于实验的标定. 展开更多
关键词 环形燃烧室 周向点火 点火实验 非稳态雷诺平均 自适应网格 详细机理
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心衰脉动过程两级轴流血泵溶血数值模拟 被引量:6
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作者 周冰晶 张桂杰 +2 位作者 荆腾 王颢 贺照明 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期28-34,共7页
为了理解血泵脉动运行时流动对血液造成的损伤,建立了血泵和心血管循环系统多尺度模型.多尺度模型将零维尺度的心血管循环集中参数模型和三维尺度的轴流血泵内部流动分布式参数模型相结合.以两级轴流血泵为例,用Matlab仿真得到一个心动... 为了理解血泵脉动运行时流动对血液造成的损伤,建立了血泵和心血管循环系统多尺度模型.多尺度模型将零维尺度的心血管循环集中参数模型和三维尺度的轴流血泵内部流动分布式参数模型相结合.以两级轴流血泵为例,用Matlab仿真得到一个心动周期中两级轴流血泵的动态进出口压差和流量变化.其次,根据血泵内血流动力特性,将动态工况分段划分,并以这些流量作为准静态工况进行溶血程度计算.最后,将一个心动周期中准静态工况的溶血程度做时间加权平均,得到平均溶血程度值.结果表明,在一个心动周期中,由于血泵本身惯性的影响,使瞬态进出口压差-流量特性曲线呈一闭合的环状.同时,溶血程度大小在一个心动周期的变化规律和流量变化趋势相反,和进出口压差变化趋势相同.综上所述,多尺度模型的计算方法可以预估血泵在心衰脉动运行时的平均溶血程度. 展开更多
关键词 两级轴流血泵 溶血 心动周期 心衰 多尺度模型
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轴流血泵最佳左心辅助下的速度变化及内流场分析 被引量:4
5
作者 荆腾 顾玲玉 +1 位作者 王芳群 贺照明 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期775-780,共6页
为解决轴流血泵恒压或恒转速辅助时产生的抽吸或反流现象,以自主研发的主动脉瓣轴流血泵为研究对象,建立“轴流血泵-血液循环系统”串联耦合多尺度参数模型,得到血泵变转速辅助时在各级心衰条件下达到最佳辅助状态时的转速变化曲线.相... 为解决轴流血泵恒压或恒转速辅助时产生的抽吸或反流现象,以自主研发的主动脉瓣轴流血泵为研究对象,建立“轴流血泵-血液循环系统”串联耦合多尺度参数模型,得到血泵变转速辅助时在各级心衰条件下达到最佳辅助状态时的转速变化曲线.相比恒转速辅助,变转速辅助的血流动力学结果与正常心脏的拟合度更高,也符合人体生理.采用CFD技术对Ⅳ级心衰下2种辅助状态在1个心动周期中的内流场进行比较分析,发现变转速辅助下,轴流血泵在等容收缩期、等容舒张期、充盈期会产生明显的涡流,过流时间较长,但剪切应力较小,不会造成溶血;在射血期,变转速辅助的流动更加稳定,没有涡流现象产生,但其剪切应力在0.10 s内高于临界值500 Pa,会产生溶血现象. 展开更多
关键词 轴流血泵 多尺度模型 变转速辅助 CFD模拟
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可控关闭体积心脏瓣膜模型 被引量:2
6
作者 贺照明 刘艳芳 +3 位作者 荆腾 张桂杰 刘洪艳 王颢 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期1-6,37,共7页
为了准确描述心脏瓣膜血流动力学特性及其在心血管系统中的应用,根据电液比拟,将其建模为1个变电阻和1个电流源并联然后和1个恒电感串联的瓣膜模型,并建立了左心循环系统的电路图及数学方程.并联元件把流经瓣膜的血流量分成2部分:流经... 为了准确描述心脏瓣膜血流动力学特性及其在心血管系统中的应用,根据电液比拟,将其建模为1个变电阻和1个电流源并联然后和1个恒电感串联的瓣膜模型,并建立了左心循环系统的电路图及数学方程.并联元件把流经瓣膜的血流量分成2部分:流经瓣膜孔口的流量和瓣叶运动过程中排挤的血流量.流阻依赖瓣叶位置,另外给定符合关闭体积和时间的瓣叶关闭过程.以二尖瓣为例进行Matlab数值模拟,结果表明:该模型能准确模拟瓣膜关闭反流和泄漏体积的反流特性,正常情况下心脏每搏输出量63.60 m L,心输出量4.58 L/min,二尖瓣关闭体积为3.30 m L,二尖瓣泄漏体积为2.30 m L,反流分数为7.56%;反流病理条件下,二尖瓣关闭体积为14.70 m L,泄漏体积为25.40 m L,反流分数为40.48%.该模型可以模拟瓣膜正常功能和反流病理的血流动力学. 展开更多
关键词 心脏瓣膜 关闭体积 泄漏体积 反流模型 左心血液循环
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冷冻储藏对心肌力学性能的影响
7
作者 杨阳 贾云超 +3 位作者 荆腾 曾培 陆建飞 贺照明 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期170-174,共5页
为了研究冷冻贮藏对心尖组织力学性能的影响,将心尖组织冷冻48 h并对冷冻后的组织样本和新鲜无冷冻的样本分别进行双向拉伸,讨论并分析在纤维方向和交叉纤维方向上新鲜无冷冻样本和冷冻样本的力学特性有无显著性差异.试验研究的力学参... 为了研究冷冻贮藏对心尖组织力学性能的影响,将心尖组织冷冻48 h并对冷冻后的组织样本和新鲜无冷冻的样本分别进行双向拉伸,讨论并分析在纤维方向和交叉纤维方向上新鲜无冷冻样本和冷冻样本的力学特性有无显著性差异.试验研究的力学参数有在纤维方向和交叉纤方向上的峰值拉伸比、力学拉伸比、预加载拉伸比、低应力区域的弹性模量、高应力区域的弹性模量、各向异性指数和延展性指数.研究结果显示,新鲜无冷冻的样本组织与冷冻组织的峰值拉伸比、力学拉伸比、预加载拉伸比、低应力区域的弹性模量、高应力区域的弹性模量、各向异性指数和延展性指数均无统计学差异.另外,试验发现冷冻组织比新鲜组织的各向异性略强,但新鲜无冷冻组织比冷冻组织略硬.冷冻贮藏对心尖组织的力学性能无显著影响. 展开更多
关键词 心尖组织 冷冻储藏 统计学差异 双向拉伸 力学性能
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应用于零维左心血液循环的二尖瓣模型的研究 被引量:2
8
作者 张桂杰 王颢 +1 位作者 荆腾 贺照明 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期300-307,共8页
提出一个可以准确合理地模拟二尖瓣动力学特性的瓣叶运动流阻模型。考虑影响二尖瓣瓣叶运动的跨瓣压差和血流推力,建立二尖瓣运动的控制方程,提出依赖于瓣叶打开角度θ的瓣叶运动流阻模型,把该模型应用于零维左心血液循环系统,得到血液... 提出一个可以准确合理地模拟二尖瓣动力学特性的瓣叶运动流阻模型。考虑影响二尖瓣瓣叶运动的跨瓣压差和血流推力,建立二尖瓣运动的控制方程,提出依赖于瓣叶打开角度θ的瓣叶运动流阻模型,把该模型应用于零维左心血液循环系统,得到血液动力学特性。在保持心输出量和反流分数一致的条件下,比较该模型、瞬态关闭的阶梯流阻模型和经验指定的时变流阻模型。结果发现,瓣叶运动流阻模型能反映瓣膜关闭过程中的血液动力学,如压差和流量的滞后性以及关闭流量,同时该模型可以通过调整单位转动惯量跨瓣压差影响系数Kp和血流影响系数Kb的大小,改变瓣膜打开过程和关闭过程所需时间,瓣膜打开和关闭时间分别为50.0和40.2 ms。该模型可弥补阶梯流阻模型中忽略瓣膜运动过程的瞬态关闭的缺点,同时也能避免时变流阻模型中关闭起始时间的不合理性。此模型较为合理准确地模拟二尖瓣关闭过程的动力学特性,且简单易控制。 展开更多
关键词 瓣叶运动流阻模型 左心血液循环 心脏瓣膜动力学 关闭过程
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用于修复三尖瓣返流的三尖瓣塞离体试验研究 被引量:2
9
作者 杨梦旭 王颢 +3 位作者 荆腾 周中玺 王昆 贺照明 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期1030-1036,共7页
研究三尖瓣塞的血流动力学性能并评价其修复效果.使用8个新鲜猪心三尖瓣,安装在离体试验台上,用扩张瓣环50%,75%的方法构建2种三尖瓣返流病理模型.使用3D打印技术打印直径为20,25mm的三尖瓣塞(记为TP20和TP25),分别进行脉动试验和静态试... 研究三尖瓣塞的血流动力学性能并评价其修复效果.使用8个新鲜猪心三尖瓣,安装在离体试验台上,用扩张瓣环50%,75%的方法构建2种三尖瓣返流病理模型.使用3D打印技术打印直径为20,25mm的三尖瓣塞(记为TP20和TP25),分别进行脉动试验和静态试验,测量并分析瓣塞修复前后的跨瓣压差积分、心输出量、返流体积、关闭体积、泄漏体积以及有效孔口面积和有效返流孔口面积.结果表明:三尖瓣在使用瓣塞修复之后,跨瓣压差积分增加30%~120%,返流体积减小42%~47%,有效孔口面积和有效返流孔口面积减小37%~74%,瓣环扩张75%时心输出量增加40%以上;扩张50%时,使用TP25比TP20修复之后的跨瓣压差积分、有效孔口面积减小9.0%~26.2%,每搏返流体积增大28.7%;扩张75%时使用TP25比TP20修复时有效孔口面积和有效返流孔口面积小14.9%~16.8%,其他参数无差异.三尖瓣塞可以有效减少三尖瓣返流;瓣环扩张50%时TP20的修复效果优于TP25,扩张75%时2种瓣塞修复效果没有差异. 展开更多
关键词 三尖瓣塞 三尖瓣返流 心脏瓣膜 微创修复 离体试验
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心尖锚的力学分析 被引量:1
10
作者 张然 陈思 +2 位作者 荆腾 周冰晶 贺照明 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期494-499,共6页
设计了一种六齿镍钛合金锚钩用于封堵器等二尖瓣、三尖瓣返流修复系统的心尖固定,并对其力学特性进行研究.通过分析心脏结构及解剖数据,确定锚钩形状和可控尺寸设计变量,利用Solidworks建立锚钩3D模型,运用Abaqus软件对23个不同尺寸锚... 设计了一种六齿镍钛合金锚钩用于封堵器等二尖瓣、三尖瓣返流修复系统的心尖固定,并对其力学特性进行研究.通过分析心脏结构及解剖数据,确定锚钩形状和可控尺寸设计变量,利用Solidworks建立锚钩3D模型,运用Abaqus软件对23个不同尺寸锚钩模型的入鞘过程进行有限元计算,分析锚钩入鞘过程中的最大入鞘力、最大冯米塞斯应变和入鞘轨迹的影响因素.制作了一种规格锚钩实物,与计算结果进行对比分析.结果表明:鞘部长度、鞘部角度及齿宽对应力、应变的影响最大,可以通过减小鞘部长度、鞘部角度及齿宽,有效降低最大应力、应变值;厚度、曲率半径及齿宽对入鞘力起到决定性作用,而根长和角度对入鞘力的影响很小;轴向刺入深度主要通过控制鞘部长度及鞘部角度来定义,径向刺入深度则由曲率半径的大小所决定.研究可为需心尖固定的心脏介入产品设计提供一定的借鉴意义. 展开更多
关键词 锚钩 有限元 镍钛合金 心尖固定 力学分析
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升主动脉内球囊反搏术仿真
11
作者 刘洪艳 王颢 +3 位作者 荆腾 陈思 王昆 贺照明 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期607-612,共6页
为了探究在升主动脉耦合球囊反搏泵并在其后加瓣膜的方法对心衰的辅助效果,根据电液比拟,在周身血液循环系统模型的基础上搭建升主动脉耦合球囊反搏泵模型和在球囊反搏泵后加瓣膜模型,根据等效电路图,建立数学方程.用Matlab完成数值模拟... 为了探究在升主动脉耦合球囊反搏泵并在其后加瓣膜的方法对心衰的辅助效果,根据电液比拟,在周身血液循环系统模型的基础上搭建升主动脉耦合球囊反搏泵模型和在球囊反搏泵后加瓣膜模型,根据等效电路图,建立数学方程.用Matlab完成数值模拟,探究2种方法对心衰的辅助效果,发现心衰状态下2种模型均能提高主动脉舒张期压力,减少左心室射血阻力、心室做功,增加每搏输出量和射血分数.结果表明:2种模型对心衰均有辅助效果.对2种方法进行对比分析后发现,在球囊后放置人工瓣膜能防止外周血液在球囊放气时反流,并增强主动脉的抽吸作用,降低了主动脉窦压力,进一步减小了左心室射血阻力和心室做功,表明升主动脉耦合球囊后加瓣膜模型对心衰的辅助效果更好. 展开更多
关键词 球囊反搏泵 加瓣膜 血流动力学参数 抽吸作用 辅助效果
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