基于IB/FE方法的动脉血管流固耦合模拟

摘要

本文基于浸没边界/有限元(Immersed Boundary/Finite Element,IB/FE)方法,研究动脉血管的流固耦合问题.选取动脉血管的各向异性超弹性模型,利用第一Piola-Kirchhoff应力张量来描述动脉壁应力.使用有限元方法计算动脉的位移和应力,使用隐式Crank-Nicholson(C-N)格式离散不可压缩的Navier-Stokes(N-S)方程,并通过投影方法对流体的压力和速度解耦.利用上述方法模拟了一个心动周期内正常动脉血管、局部狭窄的动脉血管、局部扩张的动脉血管的流固耦合问题,分析了动脉血流与动脉变形的相关影响.