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血流动力学流出边界条件的修正Navier-Stokes方程。 (英语) Zbl 1408.76600号

小结:我们提出了一种新的方法来求解血流动力学中Navier-Stokes方程的流出边界条件。我们首先描述了一些现有的3D-0D耦合方法,并强调了每种方法的优点和缺点。然后,我们引入了一种新的方法,即添加一个3D人工零件,其中Navier-Stokes方程经过修改,以获得与三元Windkessel模型标准耦合的等效能量平衡。我们从理论上研究了系统的稳定性,并将其与之前介绍的方法进行了比较。最后,我们比较了这些耦合方法在三个患者特定模型中的血流数值模拟,这三个模型代表了肺循环和全身循环中的不同流型。新方法,特别是其混合形式,是现有方法的一种可能的替代方法。在不允许用户实现非标准边界条件的代码中,它特别方便。

MSC公司:

76Z05个 生理流
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
92D25型 人口动态(一般)
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Vignon Clementel,I.E。;Marsden,A.L。;Feinstein,J.A.,《面向临床医生的先天性心脏病计算模拟入门》,Prog。儿科。心脏病学。,30, 1, 3-13, (2010)
[2] Formaggia,L。;Gerbeau,J.F。;Nobile,F。;Quarteroni,A.,关于柔顺容器中流动问题的3D和1D Navier-Stokes方程耦合,计算。方法应用。机械。工程,191,6-7,561-582,(2001),URLhttp://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045782501003024 ·Zbl 1007.74035号
[3] Vignon Clementel,I.E。;Figueroa,C.A。;Jansen,K.E。;Taylor,C.A.,动脉内血流和压力三维有限元建模的流出边界条件,计算。方法应用。机械。工程,195,29-32,3776-3796,(2006)·兹比尔1175.76098
[4] 布兰科,P。;渡边,S。;Feijóo,R.,《一维血流动力学模拟中血管区域阻力的识别》,J.Biomech。,45、12、2066-2073(2012),网址http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002192901200334X
[5] 大岛,M。;托里,R。;德田,S。;山田,S。;小泉,A.,人类脑血管系统计算血液动力学研究的患者特异性建模和多尺度血液模拟,Curr。制药生物技术。,13, 11, 2153-2165, (2012)
[6] Vignon Clementel,I.E。;Figueroa,C.A。;Jansen,K.E。;Taylor,C.A.,可变形动脉中非周期血流和压力场三维模拟的流出边界条件,计算。方法生物技术。生物识别。工程师,13,5,625-640,(2010)
[7] Prasad,A。;收件人:L.K。;戈尔雷帕蒂,M.L。;Zarins,C.K。;Figueroa,C.A.,《作用于胸主动脉腔内移植物模块间连接的应力计算分析》,J.Endovasc。疗法。,18, 4, 559-568, (2011)
[8] 杨伟(Yang,W.)。;Vignon Clementel,I.E。;Troianowski,G。;雷迪,V.M。;Feinstein,J.A。;Marsden,A.L.,《传统和新型Y型移植物fontan几何形状的肝脏血流分布和性能:一项案例系列计算流体动力学研究》,J.Thorac。心血管疾病。外科学,143,5,1086-1097,(2012)
[9] Fouchet-Incoux,J.,《不可压缩Navier-Stokes方程的人工边界和公式:在空气和血液流动中的应用》,SeMA J.,64,1,1-40,(2014)·Zbl 1314.76022号
[10] 米利亚瓦卡,F。;巴洛西诺,R。;Pennati,G。;杜比尼,G。;夏,T.Y。;de Leval,M.R。;Bove,E.L.,《生物流体动力学的多尺度建模:在重建儿科心脏手术中的应用》,J.Biomech。,39, 6, 1010-1020, (2006)
[11] Kim,H.J。;Vignon Clementel,I.E。;Figueroa,C.A。;Jansen,K.E。;Taylor,C.A.,开发冠状动脉血流三维有限元模拟的计算方法,有限元。分析。设计。,46, 6, 514-525, (2010)
[12] Moghadam,M.E。;米利亚瓦卡,F。;Vignon Clementel,I.E。;夏,T.Y。;Marsden,A.L.,《针对MOCHA:使用多域建模优化诺伍德手术的分流位置》,J.Biomech。工程-事务处理。ASME,134,5,(2012)
[13] Baretta,A。;科尔西尼,C。;马斯登,A.L。;Vignon Clementel,I.E。;夏,T.Y。;杜比尼,G。;米利亚瓦卡,F。;Pennati,G.,《关于MOCHA:运动条件下患者特定的fontan循环CFD模型中呼吸对血流动力学的影响》,《欧洲医学杂志》。B流体,35,61-69,(2012)·Zbl 1446.76191号
[14] P.J.布兰科。;Feijoo,R.A.,心血管系统的维度异构闭环模型及其应用,医学工程物理。,35, 5, 652-667, (2013)
[15] 贝格,C。;康卡,C。;穆拉特,F。;Pironenau,O.,《斯托克斯方程与纳维尔·斯托克斯方程》,(1988),法国塞米奈学院·Zbl 0687.35069号
[16] Formaggia,L。;Moura,A。;Nobile,F.,关于血流模拟中3D和1D流体-结构相互作用模型耦合的稳定性,ESAIM Math。模型。数字。分析。,第41页,第743-769页,(2007年)·Zbl 1139.92009年9月
[17] Formaggia,L。;Quarteroni,A。;Vergara,C.,《血流动力学三维模型和一维模型之间的物理一致性》,J.Compute。物理。,244, 97-112, (2013) ·Zbl 1377.76042号
[18] P.J.布兰科。;德帕里斯,S。;Malossi,A.C.I.,关于几何多尺度心血管问题中平均总正应力的连续性,J.Compute。物理。,251136-155,(2013),网址http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021999113004038 ·Zbl 1349.92046号
[19] Bazilevs,Y。;Gohean,J.R。;休斯·T·J·R。;莫瑟,R.D。;Zhang,Y.,植入jarvik 2000左心室辅助装置后胸主动脉血流的患者特异性等几何流体-结构相互作用分析,计算机。方法应用。机械。工程,198,45-46,3534-3550,(2009)·Zbl 1229.74096号
[20] 文莱,C.H。;Fabrie,P.,不可压缩Navier-Stokes方程的有效下游边界条件,国际。J.数字。液体方法,19,8,693-705,(1994)·Zbl 0816.76024号
[21] 文莱,C.H。;Fabrie,P.,《不可压缩Navier-Stokes方程的新有效边界条件:一个良好的结果》,RAIRO Modél。数学。Ana Numér,30,7,815-840,(1996)·Zbl 0865.76016号
[22] Dobroserdova,T。;Olshanskii,M.,三维和一维流体模型的有限元解算器和能量稳定耦合,计算。方法应用。机械。工程,259166-176,(2013)·Zbl 1286.76082号
[23] Bertoglio,C。;Caiazzo,A.,《血流动力学中回流稳定的切向正则化方法》,J.Compute。物理。,261162-171,(2014)·Zbl 1349.76180号
[24] Frank,O.,《动脉搏动》,Ztg。生物学,37,483-586,(1899)
[25] Maury,B。;穆尼,N。;Soualah,A。;小瓶,L.,支气管树气流的出口耗散条件,ESAIM Proc。,14, 201-212, (2005) ·Zbl 1075.92028号
[26] Moghadam,M.E。;Bazilevs,Y。;夏,T.Y。;Vignon Clementel,I.E。;Marsden,A.L.,《针对MOCHA:防止回流发散的出口边界处理与血流模拟相关性的比较》,计算。机械。,48, 3, 277-291, (2011) ·兹比尔1398.76102
[27] Porpora,A。;Zunino,P。;Vergara,C。;Piccinelli,M.,《在血流动力学中用边界条件代替侧支的数值处理》,国际期刊《数值》。方法生物识别。工程,28,12,1165-1183,(2012)
[28] 海伍德,J.G。;Rannacher,R。;Turek,S.,《不可压缩Navier-Stokes方程的人工边界以及流量和压力条件》,国际。J.数字。方法流体,22,5,325-352,(1996),http://dx.doi.org/10.1002/(sici)1097-0363(19960315)22:5<325::aid-fld307>3.0.co;2年·Zbl 0863.76016号
[29] 长裤,S。;Fabrèges,B。;Gerbeau,J.F。;Vignon Clementel,I.,一种基于多尺度滤波的参数估计方法,用于在休息和运动中模拟特定患者缩窄,(Camara,O.;Mansi,T.;Pop,M.;Rhode,K.;Sermesant,M.)。;Young,A.,心脏的统计图谱和计算模型。成像和建模挑战,计算机科学讲义,第8330卷,(2014),施普林格柏林,海德堡),102-109
[30] 吉伯特,R。;Mcleod,K。;Caiazzo,A。;Mansi,T。;马萨诸塞州费尔南德斯。;Sermesant,M。;佩内克,X。;Vignon Clementel,I。;Boudjemline,Y。;Gerbeau,J.F.,用于理解和表征医学图像中肺血流的简化模型的分组构建,医学图像分析。,18,1,63-82,(2013),网址http://hal.inria.fr/hal-0087445
[31] Arbia,G。;科尔西尼,C。;贝克,C。;Pennati,G。;夏,T.Y。;Vignon Clementel,I.E.,《针对MOCHA:第2阶段单心室手术前的肺血流动力学模拟:患者特定参数识别和临床数据评估》,《心血管》。工程技术。,6, 3, 268-280, (2015)
[32] 阿尔比亚,G。;科尔西尼,C。;Esmaily Moghadam,M。;Marsden,A.L。;米利亚瓦卡,F。;Pennati,G。;夏,T.Y。;Vignon Clementel,I.E.,对于MOCHA:外科矫正中的数值血流模拟:我们需要什么来进行准确的分析?,《外科研究杂志》,186,1,44-55,(2014)
[33] Troianowski,G。;泰勒,C.A。;Feinstein,J.A。;Vignon Clementel,I.E.,《glenn患者的三维模拟:基于临床的边界条件、血流动力学结果和对输入数据的敏感性》,J.Biomech。工程,133111006,(2011)
[34] 长裤,S。;Fabrèges,B。;杰博,J.F。;Vignon Clementel,I.,《患者特定多尺度CFD模拟的方法学范式:从临床测量到个体分析的参数估计》,《国际数值杂志》。方法生物识别。工程师,30,12,1614-1648,(2014)
[35] Moghadam,M.E。;Vignon Clementel,I.E。;菲利奥拉,R。;Marsden,A.L.,《MOCHA:心血管有限元模拟中隐式0D/3D耦合的模块化数值方法》,J.Compute。物理。,244, 63-79, (2013) ·Zbl 1377.76041号
[36] I.Vignon Clementel,血流计算建模的耦合多域方法。斯坦福大学博士论文,2006年。
[37] 奥克斯,J。;A.马斯登。;格兰蒙特,C。;沙登,S。;Darquenne,C。;Vignon Clementel,I.,《健康和肺气肿中的气流和颗粒沉积模拟:从体内到电子动物实验》,Ann.Biomed。工程,42,4,899-914,(2014),URLhttp://hal.inria.fr/hal-00916348
[38] 格雷夫迈耶,V。;Comerford,A。;Yoshihara,L。;伊斯梅尔,M。;Wall,W.A.,《生物力学中Neumann流入边界条件的新公式》,国际期刊Numer。方法生物识别。工程师,28,5,560-573,(2012)·Zbl 1243.92016年
[39] 伊斯梅尔,M。;格雷夫迈尔,V。;Comerford,A。;Wall,W.A.,基于新型压力-流率或仅压力Neumann边界条件公式的多维心血管和肺网络耦合的稳定方法,国际期刊Numer。方法生物识别。工程师,30,4,447-469,(2014)
[40] Kuprat,A.P。;卡比兰,S。;Carson,J.P。;Corley,R.A。;爱因斯坦,D.R.,应用于多尺度呼吸模型的双向耦合过程,多尺度模型。模拟。生物系统。,244148-167,(2013),网址http://www.sciencedirect.com/scienInce/article/pii/S0021999112006225 ·Zbl 1310.76196号
[41] Spilker,R。;Taylor,C.,调整多域血液动力学模拟以匹配生理测量,Ann.Biomed。工程师,38,8,2635-2648,(2010)
[42] Bertoglio,C。;莫伊罗,P。;Gerbeau,J.F.,《流体结构问题的序贯参数估计:在血液动力学中的应用》,《国际数值杂志》。方法生物识别。工程师,28,4,434-455,(2012)
[43] 伊斯梅尔,M。;Wall,W.A。;Gee,M.W.,针对特定患者血管模型的windkessel参数的基于辅助的反演分析,J.Compute。物理。,244, 113-130, (2013) ·Zbl 1377.76044号
[44] 科尔西尼,C。;贝克,C。;Kung,E。;Schievano,S。;Arbia,G。;Baretta,A。;比格利诺,G。;米利亚瓦卡,F。;杜比尼,G。;Pennati,G。;A.马斯登。;Vignon Clementel,I。;泰勒,A。;夏,T.Y。;Dorfman,A.,《针对MOCHA:针对单心室心脏缓解的患者特异性预测建模的综合方法》,计算机。方法生物技术。生物识别。工程,1-18,(2013),URLhttp://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10255842.2012.758254
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