CFD练习：脑动脉瘤血流动力学分析

"CFD作业要求中英对照" 这篇文档是一个关于CFD（计算流体动力学）作业的要求，目标是让学生通过使用先进的CFD软件来理解脑动脉瘤的血流动力学特性。作业的核心是分析在不同条件下的流动情况，包括稳定流动、动脉瘤的盘绕状态（coiled vs uncoiled）以及血液的流变性质（Newtonian vs non-Newtonian）。 首先，让我们详细了解一下这些术语： 1. CFD（计算流体动力学）：这是一个数值方法，用于模拟流体的流动、热传递和相关现象。在本作业中，它将被用来预测和分析血液在脑动脉瘤内的流动行为。 2. 脑动脉瘤：这是一种血管壁的局部扩张，可能由于血液压力不均匀而形成。在CFD分析中，了解其血流动力学有助于评估动脉瘤的风险和潜在的治疗方法。 3. 稳定流动条件：流动不随时间变化，这在研究中用于简化问题，便于分析。 4. 2D对称动脉瘤模型：为了简化复杂性，使用二维模型来代表实际三维结构。对称意味着模型在某个轴线上是对称的，减少了需要考虑的变量。 5. 牛顿流体与非牛顿流体：牛顿流体遵循牛顿黏性定律，其剪切应力直接与剪切速率成正比，如水或油。非牛顿流体的行为则更为复杂，其黏度会随剪切速率改变，例如血液。 6. 生理流动：指与人体正常生理条件下相似的流量和流速，这有助于模拟真实情况。 7. 盘绕与未盘绕设置：盘绕（coiled）可能指的是动脉瘤的形态，即血管部分呈螺旋状。未盘绕（uncoiled）则可能是正常的直线形态，对比两者可以研究形态变化对血流的影响。 8. 网格独立性：在CFD中，这意味着计算结果应与所用网格的大小和分布无关。为了确保结果的准确性，学生需要验证在不同的网格密度下，基本案例的结果保持一致。 作业要求学生完成以下四个案例的分析： 1. 展开的牛顿情况（基本情况）：无盘绕的动脉瘤模型，血液视为牛顿流体，且流动条件符合生理状态。 2. 螺旋牛顿情况：盘绕的动脉瘤模型，同样假设血液为牛顿流体，生理流动。 3. 展开的非牛顿情况：与前一个案例相同，但血液被视为非牛顿流体。 4. 螺旋状非牛顿情况：盘绕动脉瘤，血液为非牛顿流体，生理流动。 通过对这些案例的深入分析，学生将能够理解流体动力学如何受动脉瘤形态和血液流变性质影响，并掌握使用CFD工具进行复杂流动问题的解决能力。这是一项旨在提升学生理论知识与实践技能相结合的重要任务。