20、计算血液动力学与生物功能材料：现状与应用

计算血液动力学与生物功能材料：现状与应用

1. 计算血液动力学概述

计算血液动力学是一个广泛且具有众多特性的领域，在血液泵的开发中具有重要意义。随着全球对血液泵功能特定信息的注册要求，计算血液动力学变得愈发必要。

1.1 网格生成与处理

在计算流体动力学（CFD）应用于血液动力学的过程中，网格的复杂性是一个关键问题。使用商业代码生成网格并非仅仅依赖用户友好的界面，有时甚至会成为一种阻碍。不过，在预处理阶段，可以使用任何外部工具生成网格，并将其转换为标准求解器文件扩展名，从而缓解一些网格生成的限制。

1.2 后处理软件

后处理阶段有多种可视化软件可供选择，常见的商业版本包括 Ensight、Fieldview 和 tecplot。免费软件 ParaView 集成在 OpenFoam 包中作为后处理模块，其内部版本 paraFoam 具备数据可视化的基本功能，如等高线图、矢量图、流线图和线图，还包含一些统计和时间函数。对于更高级的后处理，用户可以使用数据科学和 Python 实现来提取结果和处理数据，可在预处理阶段设置探测或采样函数，将特定数据存储在文件中。

1.3 开源工具包

互联网上有一些外部开源工具包可与 OpenFoam 结合使用，例如 rheoTool 工具包，它能够模拟广义牛顿流体（GNF）和粘弹性流体在压力驱动和电驱动流动下的情况。该工具包的第一个版本于 2016 年基于 OpenFoam 求解器 viscoelasticFluidFoam 开发，其包含的粘弹性流体模型库有助于表示具有复杂流变学的非牛顿流体，对计算血液动力学中更好地表示血流现象有一定贡献。