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组织工程多孔支架微管内流场数值模拟

发布时间:2018-09-05 12:26
【摘要】:骨支架内部微管结构对营养液和细胞在其内部的流动有着非常重要的影响。利用流体计算软件Fluent对不同尺寸的人工骨微管结构内部营养液和细胞的流动状况进行了数值模拟,得到了不同几何结构骨支架内部流场的速度和压力分布图。结果表明,从进口到出口,主管道内流体流速随管道的深入不断减小。上端浮克曼管中流体流速比下端浮克曼管中流体流速高,但是比同一高度主管道内流体流速低。哈佛氏管与第一行浮克曼管交叉处下端的哈佛氏管内存在流动缓慢区,第三行浮克曼管与哈佛氏管交叉处开始,流体速度不断增大。随浮克曼管长度的增加,上端哈佛氏管中流体流动的缓慢区减小;随浮克曼管直径的增加,浮克曼管中的流速有所增加,并且各微管中流体的流速更为均匀;随浮克曼管与主管道夹角的增加,骨支架各微管内流体流速更加均匀,利于细胞和营养液在各管道的输运。本数值模拟范围内,最佳骨支架结构参数为浮克曼管长度3mm,直径0.6mm,浮克曼管与主管道夹角90°。
[Abstract]:The structure of microtubules in bone scaffolds plays an important role in the flow of nutrients and cells. The nutrient solution and cell flow in artificial bone microtubule with different sizes were numerically simulated by the fluid calculation software Fluent. The velocity and pressure distribution of the flow field in the bone scaffold with different geometric structures were obtained. The results show that the flow velocity in the main pipeline decreases with the depth of the pipeline from the inlet to the outlet. The velocity of fluid in the upper floating Kmanman tube is higher than that in the lower one, but it is lower than that in the same height main pipe. There is a slow flow zone in the lower end of the Harvard tube at the intersection between the first line and the first line, and the velocity of the fluid increases continuously at the intersection between the third line of the tube and the Harvard tube. With the increase of the length of the floating keman tube, the slow flow zone of the fluid in the upper end of the Harvard tube decreases, and with the increase of the diameter of the pipe, the velocity of the fluid in the floating keman tube increases, and the flow velocity of the fluid in each microtube is more uniform. With the increase of the angle between the floating Kemannian tube and the main pipe, the flow velocity in the microtubules of the bone scaffold is more uniform, which is conducive to the transportation of cells and nutrient fluids in each pipeline. In the range of numerical simulation, the optimum structural parameters of the scaffold are as follows: the length of the floating keman tube is 3 mm, the diameter is 0.6 mm, and the angle between the floating keman tube and the main pipe is 90 掳.
【作者单位】: 河北科技大学机械工程学院;
【基金】:河北省自然科学基金(E2012208049) 河北省科技支撑计划(13211222)项目
【分类号】:R318.08

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号:2224270

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