处在细胞微环境中的细胞会受到不同形式的力学刺激,这些力学刺激会直接影响到细胞的生理活动。三维细胞支架作为体外组织工程的重要一环,在体外细胞培养中为细胞提供稳定的生存空间,并且为细胞微环境的构造提供合适的场所,因此通过研究在不同条件下流体中细胞支架的力学响应以及支架周围流场的参数,可以为体外组织工程的细胞培养提供依据和参考。本文根据流体力学和固体力学的理论基础,通过使用ANSYS Workbench软件对灌注式生物反应器中三种不同结构的三维细胞支架进行了流固耦合数值模拟,并通过改变三维细胞支架丝径以及流体的入口速度,研究了丝径大小和入口速度在流固耦合数值模拟中对支架力学响应的影响和流场参数的变化。在流体入口速度一定的情况下,支架丝径的增大会导致支架的壁面剪切应力分布更均匀,等效应力和等效应变减小。当流体流经支架区域时,流体的速度明显增大,并且随着支架丝径的增大,速度增大的幅度越大,支架丝径的增大也会导致流体固液交界面上的剪切应力和压力的增大,固液交界面上的流体压力沿着流体流动方向迅速降低。通过比较不同结构的三维细胞支架的力学响应,发现八角型胞元支架受丝径变化的影响最小,在相同的入口速度的情况下,其支架的壁面剪切应力分布最为均匀。在研究了支架丝径的影响之后,本文研究了流体入口速度在流固耦合数值模拟中对支架力学响应和流场参数的影响。经过对比分析,发现当入口速度增加时,支架受到的壁面剪切应分布变得不均匀,等效应力和等效应变增大。入口速度的增大会导致流体入口压力和流体固液交界面上的压力增大。通过比较不同结构的三维细胞支架的力学响应,发现八角型胞元支架受入口速度的影响最小,在相同的支架丝径的情况下,其支架的壁面剪切应力分布最为均匀。总之,通过研究不同因素对灌注式生物反应器中的三维细胞支架和流体的力学影响,可以为体外细胞培养支架的选择和培养液的流速控制提供参考依据,为体外组织工程的发展起到重要推动作用。