非牛顿血液行为对胰胰叶机械心脏瓣前血流动力学的影响

本研究采用大量三维直接数值模拟（DNS）来探讨血液非牛顿行为对胰叶机械心脏瓣下血流动力学的影响，分别在稳定入口和生理学上现实的脉动流条件下进行。 在稳定入口条件下，研究发现血液流变学对速度和压力场的变化以及临床重要的表面和时间平均参数如壁面剪切应力（WSS）和压力恢复的影响显著。值得注意的是，这种影响在低雷诺数时最为显著，随着雷诺数的增加而逐渐减弱。例如，使用非牛顿剪切减薄幂律模型得到的表面平均WSS值超过了使用牛顿模型得到的WSS值。在$Re = 750$时，此差异可达约67%，而在$Re = 5000$时则不足1%。相应地，机械心脏瓣叶片下游的压力恢复对于剪切减薄血液的压力恢复值低于常数粘度血液，差距随雷诺数增加而减小。在脉动流条件下，叶片与瓣壁之间的喷流长度短于稳定入口条件。在峰值 cardiac cycle阶段，表面平均壁面剪切应力和血液损伤（BD）参数值更高（分别相差超过13%和47%），尤其是对于表现出非牛顿屈服应力特征的血液相对于剪切减薄或常数粘度特征。因此，血液的非牛顿行为，包括剪切减薄和屈服应力行为，对机械心脏瓣周围的血流动力学产生显著影响。