Экспериментальное и численное исследование структуры потока в модели дистального анастомоза бедренной артерии

Выполнено физическое и численное моделирование стационарного течения крови в области дистального соединения шунта с бедренной артерией по типу конец-в-бок. Угол между шунтом и артерией составлял 60°. Исследования проводились при двух числах Рейнольдса, соответствующих интервалу физиологических значений при оценке по среднему (Re = 240) и максимальному (Re = 1640) расходу крови в бедренной артерии человека за период сердечных сокращений. Эксперимент включал визуализацию течения и измерение мгновенных векторных полей скорости потока с использованием оптического метода SIV (Smoke Image Velocimetry). Расчеты проводились методом прямого численного моделирования (DNS). Рассматривалось следующее соотношение расходов через ответвления основной артерии: 80 % - в антеградном и 20 % - в ретроградном направлениях. Выявлены основные закономерности распределений профилей скорости и ее среднеквадратичных пульсаций по длине обоих ответвлений основной артерии. Обнаружено формирование областей отрыва потока в области разветвления и вторичных течений типа парных вихрей Прандтля первого рода. Установлено, что при Re = 240 течение в области разветвления сохраняет ламинарный характер, а при Re = 1640 наблюдаются признаки перехода к турбулентности, локализованные в пределах отрывных областей. Получены распределения продольной и окружной компонент вектора поверхностного трения. Показано, что в некоторых областях течения эти компоненты сопоставимы по величине. Установлены пространственные положения областей, в которых модуль трения для рассмотренных режимов течения ниже величины трения в неповрежденной артерии (развитое ламинарное течение в круглой трубе) при соответствующих числах Рейнольдса.