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npFEM公司

swMATH ID: 39373
软件作者: 克里斯托斯·科萨洛斯;乔纳斯·拉特;巴斯蒂恩·肖帕德
描述: npFEM解算器是一个用C++编写的开放源代码有限元解算器,支持openMP(用于多核机器)和CUDA(GPU支持):弥补了红细胞细观建模和连续建模之间的计算差距,以实现完全解析的血流。我们提出了一个使用模块化方法模拟具有完全分辨红细胞(RBC)的血流的计算框架,该方法包括用于血浆的格子Boltzmann解算器、用于可变形体的基于有限元的新型解算器和用于流固相互作用的浸没边界法。对于RBC,我们提出了一种节点投影FEM(npFEM)解算器,与更常用的质量弹簧系统(介观建模)相比,该解算器具有理论上的优势,例如无条件稳定性、多功能材料表达性和一组参数,以在任何网格分辨率下全面描述物体的行为。同时,该方法比该领域提出的其他有限元求解器快得多,并且具有与介观模型相当的效率。求解器的核心是使用特殊定义的势能,并基于准牛顿技术建立快速迭代过程。对于已知材料,我们的解算器只有一个需要调整的自由参数,与体粘弹性有关。相比之下,最先进的可变形体解算器具有更多的自由参数,并且模型的校准需要关于网格拓扑的特殊假设,这限制了它们的通用性和网格独立性。我们还建议对Skalak等人1973年提出的红细胞膜势能进行修改,以增强高变形下的应变硬化行为。我们的红细胞粘弹性模型虽然足够简单,并且作为收敛后步骤适用于任何类型的求解器,但可以准确捕获特征恢复时间和坦克踏面频率。使用实验数据验证了该框架,并证明其可扩展到多个可变形体。
主页: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021999119306102
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