بررسي عددي اثر ميدان مغناطيسي بر جريان خون در يك رگ داراي گرفتگي با برهم‌كنش سيال- جامد

Numerical Study of the Magnetic Field Effect on Blood Flow in a Stenotic Artery Using Fluid-Solid Interaction Analysis

بيماري­ هاي قلبي- عروقي در دهه ­هاي اخير از علت ­هاي اصلي مرگ و مير در دنيا مي­ باشند. يكي از متدوال­ترين بيماري­ هاي قلبي، گرفتگي سرخرگ­ هاي بدن مي­باشد كه معمولاً از ميانسالي به بعد رخ مي­ دهد. اين بيماري كه آترواسكلروسيس ناميده مي ­شود موجب كاهش غيرطبيعي قطر داخلي رگ مي­ شود. در اين پژوهش، اثر ميدان مغناطيسي يكنواخت بر جريان خون و ديواره رگ مورد بررسي قرار گرفته است. هندسه مسأله به­ صورت سه‌بعدي شبيه ­سازي شده است. معادلات حاكم بر مسأله كه شامل پيوستگي، ممنتوم، قانون اهم، تنش- كرنش ماده الاستيك خطي و برهم كنش سيال- جامد با ­روش شبكه متحرك است با يك كد المان محدود در نرم‌افزار كامسول تعريف، كوپل و حل شده ­اند. نتايج نشان داد، ميدان مغناطيسي بر رفتار جريان خون و ديواره رگ اثر قابل ملاحظه­ اي دارد. به ­طور مثال عدد هارتمن با سرعت جريان خون رابطه عكس و با تنش برشي ديواره، تنش فون ميزس و جابجايي ديواره رگ رابطه مستقيم دارد.همچنين مشاهده شد كه روند تغييرات با مدل لزجت غيرنيوتني بيشتر از لزجت نيوتني است.

Cardiovascular diseases have been one of the main causes of death throughout the world in recent decades. One of the most common heart diseases is stenotic arteries, which usually appears with middle age. This disease, called atherosclerosis, causes an abnormal reduction in the inside diameter of blood vessels. In this study, the effect of a uniform magnetic field on blood flow and artery walls is investigated. The geometry of the problem is simulated in three dimensions. The governing equations, which include continuity, momentum, ohm’s law, stress-strain of linear elastic material, and fluid-solid interaction with moving mesh method, are defined, coupled, and solved with a finite element code in the Comsol software. The results indicate that the magnetic field has a significant effect on the behavior of blood flow and artery walls. For example, the Hartmann number is inversely related to the blood flow velocity and is directly related to the wall shear stress, the von Mises stress, and the artery wall displacement. It is also observed that the trend of changes with non-Newtonian viscosity model is greater than the Newtonian model.