Данная работа посвящена численному исследованию стационарного ламинарного и турбулентного течения в модели кровеносного сосуда с асимметричным стенозом. Исследование выполнено для чисел Рейнольдса от 100 до 1800. Моделирование осуществляется на основе решения системы уравнений Навье-Стокса и различных моделей турбулентности (k-ω, BSL, BSL-R, SST). В работе рассмотрены следующие задачи: 1. Проведение литературного обзора по теории и экспериментальному моделированию течений в сосудах со стенозом. 2. Численное моделирование ламинарного и турбулентного течений в модели сосуда со стенозом с использованием программного комплекса ANSYS CFX. 3. Сравнение результатов численного моделирования с экспериментальными данными и литературными источниками. Проведено исследование влияния числа Рейнольдса на структуру течения и протяженность зоны возвратного течения. В случае ламинарного течения за стенозом формируется протяженная струя и зона рециркуляции (возвратного течения), приблизительно линейно увеличивающаяся с ростом числа Рейнольдса. При Re > 300 происходит турбулизация потока за стенозом, что характеризуется резким уменьшением длины зоны возвратного течения с последующим приблизительным постоянством ее длины с ростом числа Рейнольдса (значение около 5-ти калибров). Модель турбулентности BSL-R показала наибольшее соответствие экспериментальным данным.

The given work is devoted to studying of steady laminar and turbulent flow in a model of a blood vessel with asymmetric stenosis. The investigation covers Reynolds numbers ranging from 100 to 1800. The modeling is based on solving the Navier-Stokes equations and various turbulence models (k-ω, BSL, BSL-R, SST). The research set the following goals: 1. Conducting a literature review on the theory and experimental modeling of flows in vessels with stenosis. 2. Numerical modeling of laminar and turbulent flows in a vessel model with stenosis using the ANSYS CFX software package. 3. Comparing numerical modeling results with experimental data and literature sources. The effect of the Reynolds number on the flow structure and the length of the back flow zone has been studied. In the case of laminar flow, an extended jet and a recirculation zone (return flow) are formed behind the stenosis, which increases approximately linearly with an increase in the Reynolds number. At Re > 300, turbulence of the flow behind the stenosis occurs, which is characterized by a sharp decrease in the length of the back flow zone, followed by an approximate constancy of its length with an increase in the Reynolds number (a value of about 5 calibers). The BSL-R turbulence model showed the good agreement with experimental data.

• 1. Введение
  • 1.1. Задачи работы:
  • 1.2 Обзор литературы
    • 2.1.1 Модель ламинарного течения:
    • 2.1.3 Граничные условия
• 3. Методика расчета
  • 3.1 Вычислительные средства
  • 3.2 Расчетная сетка
• 4. Результаты расчетов
  • 4.1 Расчет по модели ламинарного течения
    • 4.1.1 Структура течения
    • 4.1.2 Изменение максимальной осевой скорости вдоль сосуда
    • 4.1.3 Коэффициент трения на нижней стенке
    • 4.1.4 Длина зоны возвратного течения. Сравнение с экспериментом
    • 4.2.3.1. Поле осевой скорости
    • 4.2.3.2 Влияние входной интенсивности турбулентности
    • 4.2.3.3 Влияние модели турбулентности
    • 4.2.4 Влияние числа Рейнольдса
    • 4.2.4.1 Структура течения
    • 4.2.4.2 Протяженность зоны возвратного течения
• 5. Заключение
• 6. Список литературы