本论文是在上海市科委国际合作研究项目“复杂先天性畸形心脏血流动力学计算机仿真研究及其实验验证”和国家自然科学基金项目“计算机模拟血液动力学应用于复杂先心手术的实验研究”支持下完成的。随着高速度、大容量、多功能电子计算机硬件的发展和数值计算理论的不断完善，利用计算流体力学的仿真方法来研究心血管系统的血流动力学机理，已经越来越受到人们的重视。作为一种研究与预测相结合的手段，计算机数值模拟可以提供病变部位详细的流动图像，可以从不同角度和侧面为医学研究提供目前实验方法所不能得到的信息。而且在数值计算中，能够根据各种变化的条件（生理条件、虚拟手术改变几何等）进行模拟，探索这些条件变化因素对人体血液流动的具体影响。 论文结合临床医学数据，通过两维图像处理与分割、三维数值建模与网格化和PIV测试技术，从计算机仿真和实验模拟两个方面针对两种先天性心脏病在临床上存在的肺动脉狭窄、肺动脉高压和左心室衰竭等问题，从流体动力学角度进行深入细致研究。首先，本文利用计算流体动力学（CFD）的方法，对正常人体肺动脉几何、20％狭窄和50％狭窄时的模型进行全三维建模和数值模拟，来研究不同肺动脉狭窄程度对病灶处血流动力学因素改变情况，同时文中还深入探讨了治疗单心室疾病的双侧、双向Glenn术后腔-肺连接区域的能量损失情况；然后，本论文还利用数值建模和图像处理技术，针对肺动脉狭窄进行虚拟扩张手术，采用计算机仿真技术对不同右心室流出道扩张程度（150％，200％和400％）的肺动脉中血流细节及流动损失进行了研究；最后，本文初步尝试对Glenn连接段内的流动进行PIV测试研究，旨在开展优化临床手术方案的探索性研究和验证计算模型的正确性，从而为解决相关的生物医学流体动力学问题提供初步模型和数据。 本论文利用工学理论知识、技术和方法，结合临床医学影像重建和数值建模方法，应用于先天性心脏病的血流动力学分析中，该方法对今后相关临床医学问题的研究，必将起到积极的作用。