血液血管中的流动远非简单的物理过程。当血流速度增加时，血液黏稠度反而会降低——医学上称为"剪切稀化"。正是这个特性让血液能在血管中顺畅流动，维持生命运转。但这种复杂的流体特性长期以来一直困扰着血液计算力学领域的研究者。 问题的关键在于血液的非牛顿特性难以精准量化。在临床诊疗中，医生需要通过计算机模拟构建患者专属的虚拟血管，以预测血栓风险、辅助诊断心血管疾病。然而由于血液黏稠度随流速变化，学界对计算模型的选择缺乏统一标准，导致不同算法的结果存在明显差异，严重影响了诊疗的准确性。 为解决这一瓶颈，西北工业大学研究团队在自1919年以来的140项核心研究基础上，建立了涵盖剪切稀化、黏弹性及屈服应力等特性的血流动力学计算评价体系。研究确立了血液非牛顿特性的科学分界点：在该数值之上——血液黏稠度基本稳定——可视为普通牛顿流体；在此之下，特别是在动脉瘤、血管狭窄等病变区域，血液表现出明显的非牛顿特性，红细胞更容易聚集。研究系统评估了幂律模型、广义幂律模型、Cross模型、Bird-Carreau模型、Carreau-Yasuda模型、Quemada模型等主流非牛顿流体模型的剪切率适用范围，为全球有关科研人员提供了计算模型选取的参考。 血管并非静止的硬管，而是柔软富有弹性的生命通道。血液流经时会推动血管壁扩张，血管的搏动也会反过来引导血液流动——医学上称为"流固耦合"。在病变区域，血管壁会产生大幅且不规则的变形，传统血流仿真极易失真甚至计算崩溃。针对这一难题，研究团队评价了双向流固耦合的整体法与分区法求解路径，指出了传统任意拉格朗日-欧拉方法在大变形场景下因频繁重网格化导致的计算冗余与收敛瓶颈。 为突破"网格桎梏"，研究介绍了以光滑粒子流体动力学为代表的无网格方法。这一方法能够规避网格扭曲，提升大变形处理的灵活性，并实现多相物理界面的精准追踪，为复杂血流模拟提供了新的技术路径。研究强调，算法选择并无绝对的普适解，研究人员必须在明确具体物理需求基础上，权衡计算精度与资源效率，选择最适合的求解方案。 此项研究梳理了复杂血流模拟的现有计算框架，总结了血管壁变形模拟的不同路径，指出了当前非牛顿模拟在数学稳定性、参数统一性及静脉研究诸上的局限性。这些成果为未来构建高精度患者特定模型、推动精准医疗奠定了理论基础。
血液在血管中的流动看似寻常，却蕴含精细而复杂的物理规律。让模型更贴近真实世界，不仅需要更强的算力，更需要更统一、可比较、可解释的"度量衡"。当血液流变与流固耦合的关键边界被逐步厘清、计算路径的选择更有章法，面向个体的血流"数字实验"才能更稳健地服务健康决策，为精准诊疗提供更可靠的科学依据。