柔性管中脉冲波传播的解析解及其在患者特异性动脉树中的应用
流体动力学
2023-12-20 v1
摘要
本文给出了具有锥度、生理边界条件和可变管壁特性（管壁弹性和厚度）的柔性动脉模型中脉冲波传播的解析解。管壁特性的变化遵循与 成正比的剖面，其中 表示管腔半径， 为材料系数。截面平均速度和压力通过求解由质量与动量守恒导出的双曲方程组获得，并分别表示为阶数为 和 的贝塞尔函数。该解通过与三维流固耦合模拟的数值结果比较得到了成功验证。随后，将该解用于研究动脉模型中的脉冲波传播，揭示管壁特性和生理出口边界条件（如 RCR 模型）在表征输入阻抗和反射系数方面起关键作用。在低频段，输入阻抗对管壁特性不敏感，主要由 RCR 参数决定。在高频段，输入阻抗围绕局部特征阻抗振荡，且振荡幅度随 非单调变化。给出了低频和高频极限下输入阻抗的表达式。该解析解还成功应用于建模患者特异性动脉树内的流动，与三维数值模拟结果相比，压力和流量的最大相对误差分别不超过 和 。
引用
@article{arxiv.2311.14345,
title = {Analytic solution for pulse wave propagation in flexible tubes with application to patient-specific arterial tree},
author = {Peishuo Wu and Chi Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.14345},
year = {2023}
}