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吉原，L。;科罗尼奥，M。;A.科默福德。;G.鲍尔。;Klöppel，T。;华尔街，W.A。

用于模拟生物力学中质量传递的流体-结构相互作用和多场标量传递组合模型。 （英语） Zbl 1352.74456号

国际期刊数字。方法工程。 100，第4期，277-299（2014）.
摘要：众所周知，质量传递过程在许多生物力学领域发挥着重要作用，如呼吸、心血管和生物膜力学。本文提出了一种新的计算模型，该模型考虑了局部固体变形和流体流动对质量输运的影响。由于假设输运过程既不影响结构变形也不影响流体流动，因此实现了流体-结构相互作用（FSI）和多场标量输运模型的顺序单向耦合。在每个时间步中，首先求解非线性整体FSI问题，以确定当前的局部变形和速度。利用这些信息，可以在变形的流体和固体区域上建立质量传输方程。在界面处，浓度取决于界面渗透率。第一个数值例子表明，该方法适用于模拟耦合、可变形流体和固体区域上的对流和扩散标量输运。

引用于1文件

MSC公司：

第74S05页 有限元方法在固体力学问题中的应用
76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
74升15 生物力学固体力学
76Z05个 生理流
第76天05 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
74层10 流固相互作用（包括气动和水弹性、孔隙度等）
92立方厘米 生物力学

关键词：

大众运输;流体-结构相互作用;心血管力学;呼吸力学;生物膜力学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{L.Yoshihara}等人，国际期刊数字。《方法工程》100，第4期，第277-299页（2014年；Zbl 1352.74456）
全文： DOI程序

参考文献：

[1] Weinberg，动脉粥样硬化发展中的限速步骤：内流反应理论，《血管研究杂志》41第1页–（2004）·doi:10.159/00076124
[2] Rappitsch，大动脉中的脉动白蛋白转运：数值模拟研究，《生物力学工程杂志》118第511页–（1996）·Zbl 0925.92063号 ·数字对象标识代码：10.1115/12796038
[3] Wada，局部流动扰动对端对端吻合血管管腔表面低密度脂蛋白浓度影响的理论研究，《医学与生物工程与计算》40页576–（2002）·doi:10.1007/BF02345458
[4] Kaazumpur Mofrad，解剖学上真实的人类右冠状动脉中的质量传输，生物医学工程年鉴29第121页–（2001）·数字对象标识代码：10.1114/1.1349704
[5] Comerford，真实猪主动脉分叉中核苷酸转运的计算机模型，《生物医学工程年鉴》36，第1175页–（2008）·doi:10.1007/s10439-008-9493-0
[6] 张，16代气管支气管气道模型中的气流和纳米粒子沉积，《生物医学工程年鉴》36页2095–（2008）·doi:10.1007/s10439-008-9583-z
[7] Comerford，《气管支气管区域真实模型中的纳米粒子传输》，《国际生物医学工程数值方法杂志》26页904–（2010）·Zbl 1193.92050
[8] Quarteroni，血流和动脉壁溶质动力学的数学和数值模拟，SIAM数值分析杂志39页1488–（2002）·Zbl 1022.76059号 ·doi:10.1137/S0036142900369714
[9] Stangeby，血-球-动脉耦合低密度脂蛋白转运的计算分析，《生物力学工程杂志》124 pp 1–（2002）·doi:10.1115/1.1427041
[10] Prosi，低密度脂蛋白通过动脉壁转移的数学和数值模型：建立模型的新方法，并应用于研究受干扰的腔流，《生物力学杂志》38页903–（2005）·doi:10.1016/j.jbiomech.2004.04.024
[11] Sun，基于活体CT图像的人体右冠状动脉中LDL和白蛋白转运的计算模型，生物力学工程杂志131 pp 021003-（2009）·doi:10.1115/1.3005161
[12] Badia，模拟流体-弹性介质相互作用的耦合Biot和Navier-Stokes方程，计算物理杂志228页7986–（2009）·Zbl 1391.74234号 ·doi:10.1016/j.jcp.2009.07.019
[13] Tada，顺应性颈动脉分叉模型中的氧气质量传输，生物医学工程年鉴34，第1389页–（2006）·doi:10.1007/s10439-006-9155-z
[14] Koshiba，多孔血管壁模型中血流和低密度脂蛋白转运的多物理模拟，生物力学工程杂志129 pp 374–（2007）
[15] Zunino，用于药物洗脱支架设计的多维药代动力学模型，心血管工程4，第181页–（2004）·doi:10.1023/B:CARE.000031547.39178.cb
[16] Migliavacca，冠状动脉支架的扩张和药物洗脱模型，生物力学和生物医学工程中的计算机方法10，第63页–（2007年）·doi:10.1080/10255840601071087
[17] Feenstra，《动脉壁内药物转运：一种连续的多孔性转运方法》，《生物力学和生物医学工程中的计算机方法》，第12页，第263页–（2009年）·数字对象标识代码：10.1080/10255840802459396
[18] Swan，健康人肺腺泡中最小氧异质性的证据，应用生理学杂志110 pp 528–（2011）·doi:10.1152/japplphysical.00888.2010
[19] Belytschko，连续体和结构的非线性有限元（2005）
[20] Bischoff，薄壁结构的模型和有限元，第59页–（2004）
[21] Hughes，《有限元法-线性静态和动态有限元分析》（1981年）
[22] Donea，流动问题的有限元方法（2003）·doi:10.1002/0470013826
[23] Förster，畸变网格上不可压缩流动的稳定有限元公式，《流体数值方法国际期刊》60 pp 1103–（2009）·Zbl 1187.76683号 ·doi:10.1002/fld.1923年
[24] 休斯，《多尺度和稳定方法》，第5页–（2004年）
[25] Braess，自由表面流动的任意拉格朗日-欧拉有限元分析，应用力学和工程中的计算机方法190第95页–（2000）·Zbl 0967.76053号 ·doi:10.1016/S0045-7825（99）00416-8
[26] 费尔南德斯（Fernandez），使用精确雅可比（Jacobians）求解流体-结构耦合的牛顿法，《计算机与结构》（Computers&Structures）83，第127页–（2005）·doi:10.1016/j.compstruc.2004.04.021
[27] 墙，计算力学-新趋势和应用第1页–（1998年）
[28] Küttler，生物医学流体-结构相互作用问题的耦合策略，《国际生物医学工程数值方法杂志》26 pp 305–（2010）·Zbl 1183.92008年 ·doi:10.1002/cnm.1281
[29] Klöppel，人类红细胞非线性弹性和粘弹性行为的新型双层耦合有限元方法，生物力学和力学生物学建模10 pp 445–（2010）·doi:10.1007/s10237-010-0246-2
[30] Klöppel，基于双砂浆配方的非一致界面的流体-结构相互作用，《应用力学和工程中的计算机方法》200 pp 3111–（2011）·Zbl 1230.74185号 ·doi:10.1016/j.cma.2011.06.006
[31] Förster，《变形域瞬态流动计算中的几何守恒定律》，《国际流体数值方法杂志》50 pp 1369–（2006）·Zbl 1097.76049号 ·doi:10.1002/fld.1093
[32] 布鲁克斯，对流主导流动的流线迎风/Petrov-Galerkin公式，特别强调不可压缩的Navier-Stokes方程，《应用力学和工程中的计算机方法》32页199-（1982）·兹标0497.76041 ·doi:10.1016/0045-7825（82）90071-8
[33] Gravemeier，低马赫数层流过渡流和湍流变密度流的基于残差的变分多尺度方法，《流体数值方法国际期刊》65 pp 1260–（2011）·Zbl 1429.76079号 ·doi:10.1002/fld.2242
[34] Bauer，电化学系统和流体流动耦合数值模拟的三维有限元方法，《国际工程数值方法杂志》86 pp 1339–（2011）·Zbl 1235.76060号 ·数字对象标识代码：10.1002/nme.3107
[35] Ehrl，用稳定有限元方法模拟电化学电池中的自然对流，计算物理杂志235 pp 764–（2013）·doi:10.1016/j.jcp.2012.08.043
[36] Wall，BACI-一个多物理模拟环境。技术报告，见：慕尼黑理工大学（2012）
[37] Weibel，《氧气之路》（1984）
[38] Rausch，真实三维牙槽骨几何形状中的局部应变分布，《生物医学工程年鉴》39第2835页–（2011）·doi:10.1007/s10439-011-0328-z
[39] Wall，《建立呼吸系统的综合计算模型》，《国际生物医学工程数值方法杂志》第26期第807页-（2010）·Zbl 1193.92068号
[40] Spaeth，《氧气、二氧化碳和惰性气体在流动血液中的扩散》，《生物物理杂志》第7卷第827页–（1967年）·doi:10.1016/S0006-3495（67）86624-4
[41] 斯托德利，湍流水中生物膜流注的振荡特性与阻力和压降的关系，生物技术与生物工程57页536–（1998）·doi:10.1002/（SICI）1097-0290（19980305）57:5<536:：AID-BIT5>3.0.CO；2-H型
[42] Stoodley，流体动力学和营养物质对生物膜结构的影响，《应用微生物学杂志》第85页第19S–（1998）·doi:10.1111/j.1365-2672.1998.tb05279.x
[43] Taherzadeh，生物膜拖缆在快速流动中的阻力和振荡运动的计算研究，生物技术与生物工程105 pp 600–（2010）·doi:10.1002/bit.22551
[44] Coroneo，《第六届欧洲应用科学与工程计算方法大会论文集》，第1页–（2012年）
[45] Chapelle，在大应变下有效的多孔弹性模型及其在心脏模型灌注中的应用，计算力学46，第91页–（2010）·Zbl 1301.92016年 ·doi:10.1007/s00466-009-0452-x
[46] Wiechart，《解释微尺度多物理的三维问题的嵌套动态多尺度方法》，《应用力学与工程中的计算机方法》199 pp 1342–（2010）·Zbl 1227.74119号 ·doi:10.1016/j.cma.2009.09.017
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