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J.G.威廉姆斯。；F·韦奇星。；B.W.特纳。；沃特斯，S.L。；D.E.莫尔顿。

形状优化，在循环流中更快地冲刷。 （英语） Zbl 1461.76583号

J.流体力学。 914，论文编号A37，第19页（2021年）.
摘要：如何设计一个最佳的生物医学流动装置，以最大限度地减少有害生物溶质/碎片的捕获和/或增强其冲刷，是一个相关但复杂的问题。虽然生物医学设备通常利用外部驱动流来增强冲刷，但由于腔内流体流动而产生的旋涡的存在会通过捕获碎片来阻碍冲刷。基于此，我们求解了二维腔内流体通过通道进出的稳定不可压缩Navier-Stokes方程。在腔内泌尿学中，漩涡的存在（由于流动对称性破坏而增强）与肾盂腔内肾结石粉尘的长时间冲刷有关，通过被动示踪剂的平流和扩散模拟粉尘的输送[J.G.威廉姆斯等人，同上，第902号文件，第A16号，第26页（2020年；Zbl 1460.76960号)]. 在这里，我们确定了最大限度减少冲刷时间的流入和流出渠道几何结构。对于给定的流场\（\boldsymbol｛u｝\），涡流的特征是\（\det\nabla\boldsymbol｛u｝>0\）区域[J.Jeong（简）和F.侯赛因同上，第285、69–94页（1995年；Zbl 0847.76007号)]. 在域上集成一个平滑形式的\（max（0，\det\boldsymbol{\nabla}\boldsympol{u}）\）可以最大限度地减少再循环区域[H.卡桑巴和K.Kunisch公司，计算。最佳方案。申请。52，第3期，691-717（2012年；Zbl 1258.49070号)]. 我们采用基于伴随的形状优化来识别降低这一目标的流入和流出渠道几何。我们表明，涡流目标的减少与冲刷时间的减少相关。我们还通过描述溶液分叉结构的变化与流入/流出通道几何形状的变化，展示了在优化过程中，流动方程的多个解是如何导致溶液分支切换的。

引用于1文件

MSC公司：

76Z05个 生理流量
76D55型 不可压缩粘性流体的流动控制与优化
76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用

关键词：

生物医学流动；分叉，分叉

引文：

Zbl 0847.76007号；Zbl 1258.49070号；Zbl 1460.76960号

软件：

PETSc公司；咖啡；TSFC公司；火焰形状
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{J.G.Williams}等人，J.流体力学。914，论文编号A37，19页（2021；Zbl 1461.76583）
全文： 内政部

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