生物医学工程多相流与传热

  1. 激光治疗血管畸形和色素性疾病中的工程热物理问题

• 血管性皮肤病（由畸形毛细血管扩张引起的葡萄酒色斑，治疗原理为血红蛋白吸收激光能量导致病变血管死亡）

          赤发鬼刘唐：鬓边一搭朱砂记     前苏共总书记戈尔巴乔夫头上的葡萄酒色斑

•  色素性皮肤病（黑素细胞和黑素生成异常造成，治疗原理为激光使黑色素颗粒气化）

          青面兽杨志：面皮上老大一搭青记     美国前总统卡特患脑部黑色素瘤

• 研究内容

       ► 激光在生物组织中的传播与能量沉积（蒙特卡洛方法、偏振效应、非傅里叶效应）

       ► 组织中的生物传热（瞬态脉冲激光作用下的选择性光热效应、多孔介质模型）

       ► 血管热损伤机理

                   鼠脊视窗动物实验                      激光照射前                     激光照射后                  

        ► 激光热疗过程的表皮冷却技术（制冷剂瞬态喷雾、冷空气射流、表面传热反问题）

           瞬态喷雾冷却              表面传热强化新策略——膨胀腔喷嘴   表面传热强化新策略——负压喷雾

        ► 血液对1064nm Nd:YAG激光的吸收强化      

               (二甲亚砜/甘油/丙二醇...)

           主动法：添加纳米金颗粒         纳米金棒             被动法：皮肤表面涂抹光清透剂

        ► 激光波长与参数优化

        ► 新疗法（多脉冲激光）

        ► 个性化精准智能激光皮肤医疗系统

  1. 移动粒子半隐式方法（MPS）

• 精确度和稳定性条件及压缩失稳解决方案
• 基于亚粒子应力的大涡模拟
• 高效并行算法的开发及最优并行求解器
• 基于等高线的表面张力模型
• 通用多相湍流粒子法
• 广义粘性（非牛顿）流体通用算法
• 血栓形成的数值模拟

激光诱发血栓的体外实验

激光诱发血栓的数值模拟

血小板血栓的介观尺度模型

  2. 基于非结构化网格的VOF界面捕获技术

• 基于Bubble Packing的高效非结构化网格生成技术
• 基于非结构化网格的PLIC-VOF技术
• 红细胞流变特性的数值模拟

红细胞力学模型

• 颈动脉流变特性

颈动脉建模

 2. 无创溶脂（减肥）新技术

                  溶脂手术（有创）            激光溶脂（无创）             低温溶脂（无创）

• 脂肪组织的选择性光热效应
• 脂肪分子溶解机理及损伤动力学
• 连续喷雾冷却
• 冷-热耦合激光溶脂（减肥）新技术

  3. 涡方法（Vortex method）

• 三维涡丝法
• 三维格子涡方法（VIC）
• 基于双向耦合格子涡方法的两相模型

  4. 非结构化网格生成技术

• Delaunay方法
• 气泡堆积法（Bubble Packing Method）