题  目：从空气动力学到血液动力学——人体血液循环的模拟

    报告人：黄培嘉 教授

    时  间：2017年12月27日（周三）晚上20:30

    地  点：高研院报告厅（建工楼B1301）

【报告简介】 计算流体力学在转译医学研究（translational medicine research）发展上已渐渐占据了重要的地位。用动力学的观点来探讨血管疾病（vascular disease）的起因，演变，预防与治疗将会给医学界有一个完全不同的思考角度。目前在推广这个应用上遭遇到最大的困难在于边界条件（boundary condition）的抉择——不同的边界条件会导致不一样的结果。人体的血液流动是封闭式回路，边界条件根本不存在。但因为我们受限于片段式的血管断层采样，在做计算时边界条件反而变成是必要的。即使我们可以得知人体血管的完全结构数据，随时间变化下的三维人体血液循环计算在目前的计算机能力下也无法达成。本研究将探讨如何发展一套低保真度模式（low fidelity model）来模拟完整的人体血液循环。这个方法将血管视为一维的流动网络，这个网络可以与片段式的三维血管串连来避免边界条件的困惑。一维血液流动方程还可以看作是空气动力学的延伸。不同处有三点：（A）空气动力学跟血液动力学变数的不同只在于将可压缩的空气密度改为可变形的血管截面积，（B）血管压力与截面积的关系不再是已知定律而是要从实验得知，（C）血管流的波速不再是声速而是跟血管壁的杨氏模量相关。一旦把这三点厘清，空气动力学的激波捕获技术将可以直接转化应用到血液动力学。当然要把整个血液循环模拟出来，心肺与不同器官下的微血管的血液流动模式也必须建立。这些问题在本报告中一一说明。

【报告人简介】黄培嘉，博士是美国莱特大学工程系教授，2006-2016年担任系主任。黄博士本科毕业于台湾，硕士毕业于加拿大（麦克吉尔大学），1986年博士毕业于英国曼彻斯特大学。博士毕业后在密歇根技术大学机械工程系担任助理教授，1989年到加利福尼亚加入斯坦福大学和美国宇航局（NASA-Ames）从事与航天飞机（NASP）有关的高速流动研究，1996年担任肯塔基大学机械工程系副教授，2002年成为全职教授，并担任肯塔基大学机械工程系研究生主任6年，2006年加入莱特大学并担任机械和材料工程系系主任。黄培嘉教授是美国机械工程师协会（ASME）会士、美国航空航天学会（AIAA）副会士、机械工程专业的教授级工程师和全美工程师荣誉协会（Tau Beta Pi）会士。黄培嘉教授获得的奖励有1992年NASA小组成就奖、1998年NASA的年度奖、1999年肯塔基大学杰出教师奖、SC2000戈登•贝尔奖、2004年和2006年肯塔基大学工程学院杰出学生奖，2006年英国皇家航空协会Ackroyd斯图尔特奖、2006年皇家航空学会银奖，2012年莱特大学国际教育奖等十余项。发表了50多篇学术期刊论文、100多篇会议论文，并参与了8本书的编著。

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