《恆壓網路多尺度分形解耦仿生設計相似機理及最佳化方法》是依託吉林大學，由陳延禮擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：恆壓網路多尺度分形解耦仿生設計相似機理及最佳化方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳延禮
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
恆壓網路系統壓力失穩、流量耦聯和管路分布複雜導致動力傳輸衰減嚴重等問題一直是靜液傳動技術最具挑戰的難題。本課題在恆壓網路與生物血液循環系統相似性對比中尋得可攻關的關鍵技術，擬聯合運用靜液傳動理論、循環生理科學、臨床檢測手段及工程仿生技術，探索性分析功能仿生人工解耦的相似機理及最佳化方法。研究內容：（1）多角度臨床檢測生物心臟的自適應調節機理，建立心室與心房耦合控制機理模型，仿生最佳化設計恆壓網路主泵與輔泵的複合控制策略；（2）經臨床觀測建立基於分數階理論的血管壁蠕動-流動耦合行為規律模型，仿生設計分段式蠕動液壓管路，最佳化其分布控制參數；（3）成像分析數值模擬生物血管網多重分形控流解耦作用機制，建立多尺度、多參數和多指標血管系分形解耦預測模型，為恆壓網路管路分布仿生最佳化設計提供理論基礎。本課題是以基礎性和交叉性為特點，將對開闢流體工程仿生解耦新技術和生理物理模擬新方法具有重大理論意義和臨床實踐價值。
結題摘要
本課題為解決恆壓網路壓力失穩、流量耦聯和液壓管路分布複雜導致動力傳輸損失嚴重的問題，結合靜液傳動理論、生物血液循環理論、臨床檢測理論和工程仿生技術，重點開展了恆壓網路系統動力源仿生最佳化控制、精確表征血管壁與血液流動分段式仿生最佳化解耦控制規律以及套用分形多孔介質理論強化分析了生物血管網路輸運特性研究。主要研究內容：（1）採集並獲取了數十餘名人體的心臟不同負荷強度下的心臟生理特性和機械性能臨床檢測數據，探索性分析了心臟機理與恆壓網路四動力源最佳化調控機理。（2）基於分數階理論精確建立了粘彈性與超粘彈性血管壁-血液流東運動學方程和三彈性腔九元件人體後負荷分數階模型，經心臟主動脈弓試驗數據對比可知，該模型可以精確表征分段式仿生管路數學模型。（3）基於分形多孔介質理論，建立心臟血管網的分形生理學特徵方程，得出了血液流量和流阻隨相鄰紅血球距離與血球半徑比、紅血球半徑與毛細血管管徑比、血液Casson屈服應力、母管管徑分形維度、毛細血管母管分形維度、毛細血管迂曲分形維度等參數變化的規律特性，並試驗驗證該模型合理有效。為此，本課題為開闢流體工程仿生解耦新技術和生物物理模擬新方法研究方面提供了理論基礎和臨床實踐價值。
