在数值模拟大动脉动脉瘤的单向和双向合流体结构相互作用之间的比较研究
Mário Luis F DA Silva1, Saulo DE Freitas Gonçalves1, Jonathas Haniel1
1Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Minas Gerais, Departamento de Engenharia Mecânica, Avenida Presidente Antônio Carlos, 6627, Pampulha, 31270-901 Belo Horizonte, MG, Brazil.
双向流体结构相互作用 (FSI) 模拟比单向FSI更准确地捕捉出大动脉动脉瘤机制. 建议采用双向方法来分析动脉瘤中的血流和动脉壁行为.
科学领域:
- 心血管生物力学心血管生物力学
- 计算流体动力学 计算流体动力学
- 医学成像分析分析 医学成像分析
背景情况:
- 血动力学力量在心血管病理中至关重要,例如大动脉动脉瘤.
- 流体结构相互作用 (FSI) 的数值模拟对于理解血液流动和动脉壁动态至关重要.
- 大动脉动脉瘤需要准确的模拟方法来进行有效的分析.
研究的目的:
- 为了比较单向和双向合的FSI模型来模拟大动脉动脉瘤.
- 评估不同合方法对血液动力学和结构参数的影响.
- 确定最适合用于大动脉动脉瘤研究的FSI合方法.
主要方法:
- 利用胸前大动脉的3D计算机断层扫描数据进行几何建模.
- 实施了霍尔扎菲尔模型,用于超弹性异型动脉壁的特性.
- 采用卡罗-亚苏达模型来表示血液的非牛顿式质行为.
- 对单向和双向FSI合进行了比较分析.
主要成果:
- 与双向FSI相比,单向FSI低估了·米塞斯在整个心脏周期中的压力,位移和应变.
- 一向FSI高估了缩性流量场变量 (速度,壁切应力,雷诺兹数),而直径值接近双向FSI的值.
- 观察到显著的定量差异,特别是在心期间.
结论:
- 建议使用双向FSI合用于大动脉动脉瘤的数值模拟.
- 动脉壁的超弹性需要双向合方法,因为有强烈的流体壁相互作用.
- 在动脉瘤中精确模拟血动力学力和动脉响应需要考虑双向FSI效应.
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