用于精确和高效血流仿真的体素化浸入边界（VIB）有限元方法
摘要：一种用于复杂几何结构(如血管系统中的血流)的内部流问题的高效准确的浸入边界(IB)有限元(FE)方法的研究。在本研究中，我们使用一个离散化为六面体和四面体单元的体素化流域，而不是常用的框形域。所提出的方法利用成熟的增量压力校正方案(IPCS)有限元求解器和边界条件强制浸入边界(BCE-IB)方法数值求解瞬态、不可压纳维叶-斯托克斯流动方程。通过用圆柱体的毛细管流的解析解和三维90度角度管弯的实验数据(激光多普勒测速仪)验证了我们数值方法的准确性。通过考虑复杂几何结构内的流动，如动脉瘤血管和主动脉中的血流，进一步检验了所提出方法的准确性和适用性。我们的方法具有高精度，通过验证实例进行了证明，并且在解决复杂几何结构内的血流问题时具有高适用性。所提出的方法是高效的，因为它与用于求解纳维叶-斯托克斯流动方程的传统有限元方法一样快速，只有由于为IB方法构建的线性系统的数值解的一点开销(不超过5%)。
作者：G.C. Bourantas, B. F. Zwick, D. S. Lampropoulos, V. C. Loukopoulos, K. Katsanos, A. A. Dimas, V. N. Burganos, A. Wittek, K. Miller
论文ID：2307.08981
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-07-19