使用虚拟多孔介质模型,在通道结构内有效模拟结合的自由和多孔介质流体流动:应用于肝脏的球间血流
Nastaran Faraji1, Mehdi Mosharaf-Dehkordi1
1University of Sarajevo, Faculty of Science, Zmaja od Bosne, Sarajevo, Bosnia and Herzegovina.
一个新的虚拟多孔介质 (VPM) 模型简化了组织中的血液流动模拟. 这种计算流体动力学方法通过近似毛细血管来降低成本,使复杂的生物流分析更有效.
科学领域:
- 多物理模拟模型
- 计算流体动力学 计算流体动力学
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 活体组织是复杂的多孔介质,具有复杂的血管网络.
- 精确模拟这些组织中的血液流动至关重要,但计算要求很高.
- 现有的模型经常使用计算上昂贵的纳维尔-斯托克斯和布林克曼方程.
研究的目的:
- 开发和验证一个计算效率高的虚拟多孔介质 (VPM) 模型,用于模拟血管化组织中的血液流动.
- 通过估计的孔度和透度,将毛细管网络与多孔区域相近.
- 与直接的孔尺度模拟相比,降低计算成本.
主要方法:
- 虚拟多孔介质 (VPM) 模型将毛细血管视为多孔区域.
- 达西定律在VPM中使用,取代了计算上昂贵的纳维埃-斯托克斯方程.
- 该模型在2D和3D情况下测试了肝脏细胞间血流的模型.
主要成果:
- 该VPM模型实现了可接受的预测与低误差 (3%的压力,2.2%的速度).
- 与直接孔尺度模拟相比,计算成本降低了大约60%.
- 该模型准确地捕获了道化的多孔介质中的关键流量特征.
结论:
- VPM模型提供了一个计算效率高,准确的替代方案,用于模拟生物组织中合的自由和多孔介质流.
- 这种方法对于模拟复杂的血管网络,例如肝脏中的血管网络是有效的.
- VPM模型显著降低了模拟组织 perfusion 的计算负担.
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