对开源有限元方法解决器进行比较分析,以计算流体动力学性能在 Carotid 动脉模型中
Alexis Throop1, Nathan Sudbury1, Lucas H Timmins2
1Department of Mechanical Engineering, University of Utah, Salt Lake City, UT 84112;Scientific Computing and Imaging Institute, University of Utah, Salt Lake City, UT 84112.
三个开源解决方案准确地模拟了动脉模型中的血液流动. 他们确定了关键的血液动力学区域,并有效地实现了网状融合,突出了它们对心血管研究的有用性.
科学领域:
- 心血管工程 心血管工程
- 计算流体动力学的流体动力学.
- 生物医学成像技术 生物医学成像技术
背景情况:
- 计算流体动力学 (CFD) 对于研究心血管血液动力学至关重要,特别是在易患疾病的区域,如动脉分叉.
- 在CFD方法中的可变性需要系统的溶解器比较,以获得可靠的血流模拟.
研究的目的:
- 为了全面评估和比较三个开源有限元素方法 (FEM) 解决方案:SimVascular,FEBio和FEniCS Oasis.
- 评估解决器在模拟血液流动中的性能,从4D流动MRI数据中获得的主体特定的动脉模型.
主要方法:
- 利用4D流MRI的特定对象的动脉模型.
- 在各种网格分辨率中比较SimVascular,FEBio和FEniCS Oasis解决方案.
- 分析了血液动力学指标:速度场,时间平均壁切应力 (TAWSS),振荡切指数 (OSI) 和壁切应力 (WSS) 拓.
主要成果:
- 所有测试的解决方案都在表示4D流MRI数据方面表现出可比的准确性.
- 解决者始终确定了关键的血液动力学区域,包括心血管鼻中的流动干扰区域.
- 所有的解决方案都以相对较低的分辨率实现了网状融合,同时也分析了计算时间.
结论:
- 开源的FEM解决器能够在动脉中进行高准确度的血液动力学预测.
- 这些溶解器有效地捕获生理上相关的血液动力学模式,并识别关键流域.
- 这项研究证实了SimVascular,FEBio和FEniCS Oasis在心血管研究中的实用性.
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