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用于多尺度冠状动脉血流模拟的基于域分解的并行计算。 (英语) Zbl 1519.76154号

摘要:在本研究中,我们演示了一个并行的P2P1有限元格式,该格式采用四步分数分裂方法来进行多尺度冠状动脉血流模拟。将患者特定冠状动脉血流的三维(3D)计算流体力学(CFD)与远端冠状动脉床的零维(0D)集总参数网络(LPN)建模完全耦合,并应用基于区域分解的MPI并行算法。推导了一个适用于整体方案3D-0D耦合系统的并行共轭梯度(CG)-LPN子程序,它提供了常规CG求解器可能无法获得的正确压力解,特别是当子域划分与3D-0D耦合出口相交时。并行CG-LPN的总体计算时间与传统的CG求解器没有明显的差异,尽管额外的MPI需要在子域的接口上进行数据传输。
对于稳定双共轭梯度法与简单的Jacobi预处理器相比,块ILU(0)预处理器在高密度网格中表现出良好的性能。MPI_COMM是一个主要瓶颈,它会在高内核数时使总体并行性能饱和,但计算时间小于10使用并行运行的60个CPU内核,可以在中等密度网格上获得患者特定冠状动脉血流模拟的每一个心动周期的分钟数,这在临床实践的可接受范围内。需要对大量患者进行进一步的准确性测试,以便广泛使用所建议的技术,帮助在冠状动脉狭窄病变的常规临床实践中作出干预决策。

MSC公司:

76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
76Z05个 生理流

软件:

BiCG选项卡
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全文: 内政部

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