一种分析脉动血流对流体中物质作用的体外装置及系统，属血流动力学和生物力学技术领域。基于流体力学原理，利用拓扑优化方法设计装置流道形状，使流道中轴线上流速的空间分布波形与血流波形相似。当物质循环流动通过装置流道时，物质周围流体流速动态变化，将流道中空间变化的流速波形转化为物质感受到的随时间变化的波形，实现对脉动血流环境的模拟，并探究流速波形影响细胞和药物大分子的规律和机理。通过调整流道边界形状，灵活实现对不同生理和病理条件下血流脉动波形的体外模拟，极大降低对流动泵和循环系统元件精度的要求，且装置加工成本低廉、可观测性好，有望为心血管疾病的研究和血液中药物运载体的设计提供便捷高效的实验装置和平台。