动脉粥样硬化(Atherosclerosis，简写为AS)是发生于大中等动脉中的一种病理改变，是西方发达国家中人们死亡的主要原因。长期临床医学和尸体解剖表明，虽然动脉粥样硬化的病理非常复杂，但却呈现着高度的病灶选择性，即它易发于人体动脉系统的某些局部部位，如动脉的弯曲，分叉和狭窄的部位，直管病变非常少，在这些部位血液流受到极大的干扰而产生流动的分离、回流等复杂流动现象，此现象被称作AS的局部性。由此人们相信，动脉粥样硬化的高度病灶选择性是与动脉内局部的血流动力学因素，如速度、切应力、压强等密切相关的。因此，在血液动力学和动脉粥样硬化的相关研究中，无论采用在体还是离体模型，研究分离区的范围、特征及影响因素具有重要的基础意义和临床参考价值。　　 目前还没有成熟的技术可直接观察和测量人体血管内的血液流动细节，常用的方法是在体外模型内作数值模拟研究，其中格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method，简写为LBM)由于具有算法简单，边界易处理，容易实现并行等优势，逐渐成为生物物理的重要研究手段。本文我们的工作主要是采用LBM来模拟一些具有代表性形状的动脉血管中血液的流动情况，从而揭示发生动脉粥样硬化部位的特征，证明其的局部性特征以及病理，并对其发展过程和对血液流动的影响进行了大量的仿真模拟研究，为血管动力学和医学提供参考。　　 本课题组一直都致力于格子Boltzmann方法在血液流中的应用的开创性研究，在此基础上，本论文的工作主要包括以下几个方面　　 (1)模拟了二维直管中不同边界条件下具有不同参数的非牛顿流体(Casson模型)的流动，并给出了Casson模型两个参数：Casson粘度和屈服应力对流场的影响，分析了由于格子Boltzmann方法内在的非线性、自反馈以及在模拟中强加的入口和出口边界条件所造成的模拟误差，特别是在高雷诺数时，模拟误差变大，整个流场变得很不稳定，将本课题组之前提出的解决模拟高雷诺数时出现高误差的创新性方法扩展到了非牛顿流体的模拟中，为以后将Casson模型运用到复杂的模型做了准备。并将二维格子Boltzmann方法运用到了动脉局部狭窄管道中血液流的模拟，给出了不用雷诺数时，动脉狭窄部位血液流的流场分布以及流体分离区可能出现部位，并指出了动脉粥样硬化可能发生位置；　　 (2)用格子Boltzmann方法的D2Q9模型，建立了二维动脉分叉血管内非牛顿血液流(Casson模型)的编程模型，并模拟了不同雷诺数的血液流场，给出了各个位置的流速、切应力、压力以及切变率等动力因素的分布，分析了分支管内流体分离区的存在，分离区内各动力学因素的分布情况，这些部位即为动脉粥样硬化易发的位置；　　 (3)用格子Boltzmann方法的D3Q19模型模拟了三维动脉弓血管中不同雷诺数的Casson血液流的流动，给出了动脉弓弯道中不同位置血液流动的轴速度和有效切应力的分布特点，以及二次流在动脉弓弯道中的发展情况，指出了动脉粥样硬化可能出现位置。　　 以上的工作验证了运用格子Boltzmann方法研究血液动力学方面的可行性以及优势，并且证明了动脉粥样硬化的局部性特征，为更进一步研究动脉粥样硬化的血流动力学因素与致病的关系提供了基础，也为更好地理解动脉的病理变化和斑块沉积的发生位置提供了参考。同时，本课题组在国内开创了用格子Boltzmann方法专门研究动脉粥样硬化病理机制的先例。