(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210639558.9 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 中国科学院深圳先进技 术研究院 地址 518000 广东省深圳市南 山区深圳大 学城学苑大道1068号 (72)发明人 陈威　陈荣亮　 (74)专利代理 机构 深圳中一联合知识产权代理 有限公司 4 4414 专利代理师 梁姗 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) A61B 5/02(2006.01) (54)发明名称 人工肺血流的流场计算方法、 装置、 设备及 存储介质 (57)摘要 本申请提供了一种人工肺血流的流场计算 方法、 装置、 设备及存储介质。 方法包括： 获取包 含多孔介质的人工肺的三维模型； 建立三维模型 内血流的流体控制方程； 将血流在多孔介质区域 的动量损失以第一动量源项叠加在流体控制方 程中； 求解流体控制方程， 得到三维模型内血流 的流场。 本申请实施例可以提高流场计算的准确 性， 从而更加准确地描述血流在人工肺中的流动 特性。 权利要求书2页 说明书15页 附图9页 CN 115221804 A 2022.10.21 CN 115221804 A 1.人工肺血流的流场计算方法， 其特 征在于， 包括： 获取包含多孔介质的所述人工肺的三维模型； 建立所述 三维模型内血流的流体控制方程； 将血流在所述多孔介质区域的动量损失以第一动量源项叠加在所述 流体控制方程中； 求解所述流体控制方程， 得到所述 三维模型内血流的流场数据。 2.根据权利要求1所述的人工肺血流的流场计算方法， 其特征在于， 所述建立所述三维 模型内血流的流体控制方程， 包括： 基于所述三维模型， 生成多套细化网格， 其中各套所述细化网格对所述三维模型的细 化程度不同； 基于各套所述细化网格， 分别对所述 三维模型进行 血液通过所述人工肺的数据分析； 基于数据分析 结果， 从多 套所述细化网格中筛 选出一套所述细化网格作为目标网格； 基于所述目标网格， 建立所述 三维模型内血流的流体控制方程。 3.根据权利要求2所述的人工肺血流的流场计算方法， 其特征在于， 所述三维模型中还 包含血液流道； 所述基于各套所述细化网格， 分别对所述三维模型进行血液通过所述人工肺的数据分 析中， 对每一套所述细化网格的操作， 包括： 分别以不同速度将血 液仿真输入所述细化网格对应的所述血 液流道； 计算血流在所述血液流道的入口处和出口处之间的压降， 得到与所述细化网格对应的 关于速度和压降的仿真曲线， 所述仿真曲线为所述细化网格对应的数据分析 结果； 所述细化网格的细化参数包括网格的单元格总量和网格加密层数， 所述基于数据分析 结果， 从多 套所述细化网格中筛 选出一套所述细化网格作为目标网格， 包括： 将多套所述细化网格中， 所述单元格总量最大和/或所述网格加密层数最大的所述细 化网格对应的所述仿真曲线作为基准曲线， 并分别计算各套 所述细化网格对应的所述仿真 曲线与所述基准曲线的偏离度； 筛选出所述偏离度处于允许误差范围内， 且所述单元格总量最小和/或所述网格加密 层数最小的所述细化网格作为所述目标网格。 4.根据权利要求1所述的人工肺血流的流场计算方法， 其特征在于， 所述流体控制方程 为纳维‑斯托克斯方程， 所述将血流在所述多孔介质区域的动量损失以第一动量源项叠加 在所述流体控制方程中， 包括： 基于达西定律， 通过以下公式计算血流在所述多孔介质区域的所述动量损失； 其中， Sr_i表示所述动量损失， μ表示动力粘度， C1表示渗透系数， vi表示速度向量， C2表 示惯性损耗系数， ρ 表示血液密度， Vmag表示速度大小， d0表示所述多孔介质的外径， ∈表示 所述多孔介质的孔隙度， i表示网格的编号；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115221804 A 2将所述动量损失以所述第一动量源项叠加在所述纳维 ‑斯托克斯方程中。 5.根据权利要求1所述的人工肺血流的流场计算方法， 其特征在于， 在所述建立所述三 维模型内血流的流体控制方程之后， 还 包括： 在所述流体控制方程中引入湍流模型方程， 并将所述湍流模型方程中的雷诺应力项以 第二动量源项叠加在所述 流体控制方程中。 6.根据权利要求2所述的人工肺血流的流场计算方法， 其特征在于， 所述求解所述流体 控制方程， 得到所述 三维模型内血流的流场数据， 包括： 基于所述目标网格和所述 流体控制方程， 对所述目标网格进行分区， 得到多个 计算块； 采用有限体积法离 散各个所述计算 块， 使得每 个所述计算 块对应有一个矩阵方程； 并行计算每 个所述计算 块上对应的矩阵方程， 得到所述 三维模型内血流的流场数据。 7.根据权利要求1所述的人工肺血流的流场计算方法， 其特征在于， 在所述求解所述流 体控制方程， 得到所述 三维模型内血流的流场数据之后， 还 包括： 基于所述 流场数据， 通过以下三维快速溶 血预估模型评估所述人工肺的溶 血性能； NIH＝Hb×D×100， 其中， NIH为标准溶血参数值， Hb总血红蛋白浓度， D为溶血值， Di为平均线性溶血指数， Q 为血液体积流 量， σ 为单位时间溶 血破坏率， τ 为血流的剪切应力。 8.人工肺血流的流场计算装置， 其特 征在于， 包括： 获取模块， 用于获取包 含多孔介质的所述人工肺的三维模型； 建立模块， 用于建立所述 三维模型内血流的流体控制方程； 第一计算模块， 用于将血流在所述多孔介质区域的动 量损失以第 一动量源项叠加在所 述流体控制方程中； 第二计算模块， 用于求 解所述流体控制方程， 得到所述 三维模型内血流的流场数据。 9.终端设备， 其特征在于， 包括存储器、 处理器， 所述存储器上存储有可在所述处理器 上运行的计算机程序， 所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求 1至7任一项 所述方 法的步骤。 10.计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序被处 理器执行时实现权利要求1至7任一项所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115221804 A 3