npFEM公司

npFEM解算器是一个用C++编写的开源有限元解算器,支持openMP(用于多核机器)和CUDA(GPU支持):为完全解析的血流弥合红细胞的介观和连续介质建模之间的计算差距。我们提出了一个使用模块化方法来模拟具有完全解析红血球(RBCs)的血液流动的计算框架,该模型包括血浆的格子Boltzmann解算器、可变形体的新型有限元解算器和流固相互作用的浸入式边界法。对于RBCs,我们提出了一个节点投影有限元(npFEM)求解器,它比更常用的质量-弹簧系统(介观模型)具有理论优势,例如无条件稳定性、多功能材料表达能力和一组参数,以充分描述物体在任何网格分辨率下的行为。同时,该方法的求解速度明显快于本领域提出的其它有限元求解器,其效率可与细观模型相媲美。在其核心,求解器使用特殊定义的势能,并在其基础上建立一个基于准牛顿技术的快速迭代过程。对于已知的材料,我们的解算器只有一个自由参数需要调整,与物体的粘弹性有关。相比之下,现有的可变形体求解器具有更多的自由参数,模型的标定需要对网格拓扑进行特殊假设,这限制了它们的通用性和网格无关性。我们还提出了对Skalak等人1973年提出的红细胞膜势能的修正,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,可以作为一个后收敛步骤适用于任何类型的求解器,但可以准确地捕捉特征恢复时间和坦克踩踏频率。通过实验数据验证了该框架的有效性,证明了该框架对多个变形体具有可伸缩性。