A partitioned solution approach for fluid-structure interaction problems in the arterial system

Lars Radtke

doi:10.51202/9783186353184

Zusammenfassung

The present work is concerned with the partitioned solution of the multifeld problem arising from a hierarchical modeling approach to cardiovascular ﬂuid-structure interaction. Different strategies to couple the participating feld solvers are investigated in detail. This includes staggered and parallel coupling algorithms as well as different methods for convergence acceleration, spatial interpolation and temporal extrapolation of coupling quantities. In the developed modeling and simulation approach, a fully resolved model of a segment of the arterial network is coupled to reduced order models in order to account for the inﬂuence of the surrounding.

There is experimental evidence that hemodynamic quantities such as the wall shear stress promote the progression cardiovascular disease. Cardiovascular FSI simulations, that can predict these quantities, are therefore of great interest and can aid in surgical planning and optimization of anastomoses shapes and graft materials.

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Bibliographische Angaben

Copyrightjahr: 2020
ISBN-Print: 978-3-18-335318-7
ISBN-Online: 978-3-18-635318-4
Verlag: VDI Verlag, Düsseldorf
Reihe: Mechanik/Bruchmechanik
Band: 353
Sprache: Deutsch
Seiten: 288
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

Titelei/Inhaltsverzeichnis Teilzugriff Seiten I - X Download Kapitel (PDF)
Introduction Kein Zugriff Seiten 1 - 5
1. 1. Anatomy of the larger arteries Kein Zugriff
  2. Physical characteristics of arterial blood ow Kein Zugriff
  3. Cardiovascular diseases Kein Zugriff
  4. Vascular bypass grafts Kein Zugriff
2. 1. Fluid-structure interaction Kein Zugriff
  2. Arterial hemodynamics Kein Zugriff
1. 1. Solution approaches Kein Zugriff
2. 1. Conservation laws on moving domains Kein Zugriff
  2. Structural mechanics Kein Zugriff
  3. Fluid mechanics Kein Zugriff
  4. Interface constraints and domain motion Kein Zugriff
3. 1. Constitutive equations for soft tissue Kein Zugriff
  2. Constitutive equations for blood Kein Zugriff
  3. One-dimensional models Kein Zugriff
  4. Windkessel models Kein Zugriff
  5. Models for the surrounding tissue Kein Zugriff
  6. Velocity profiles Kein Zugriff
  7. Hemodynamic quantities Kein Zugriff
1. 1. High-order finite elements for structural mechanics Kein Zugriff
  2. Finite volumes for uid mechanics in moving domains Kein Zugriff
  3. Taylor-Galerkin method for one-dimensional blood ow Kein Zugriff
  4. Solvers for ordinary differential equations Kein Zugriff
2. 1. G1-continuous surface construction Kein Zugriff
  2. Polynomial G1 PN quads Kein Zugriff
  3. General polynomial G1 quads Kein Zugriff
3. 1. Coupling algorithms Kein Zugriff
  2. Convergence acceleration Kein Zugriff
  3. Predictors Kein Zugriff
  4. Convergence criteria Kein Zugriff
  5. Interpolation Kein Zugriff
4. 1. Software design Kein Zugriff
  2. Inter process communication Kein Zugriff
  3. Implementation of coupling algorithms Kein Zugriff
  4. Field solver manipulation Kein Zugriff
1. 1. Structural mechanics Kein Zugriff
  2. Fluid dynamics Kein Zugriff
  3. Reduced models Kein Zugriff
  4. Interpolation Kein Zugriff
  5. Load integration Kein Zugriff
2. 1. Multi-body system Kein Zugriff
  2. Lid-driven cavity ow Kein Zugriff
  3. Two-dimensional ag in channel ow Kein Zugriff
  4. Pulse wave in an elastic tube Kein Zugriff
3. 1. Initial boundary value problem Kein Zugriff
  2. Coupling algorithm Kein Zugriff
  3. Test case Kein Zugriff
  4. Results Kein Zugriff
1. 1. Decoupled simulations Kein Zugriff
  2. Coupled simulations Kein Zugriff
2. 1. Simulation setup Kein Zugriff
  2. Results Kein Zugriff
3. 1. Study case Kein Zugriff
  2. Modeling and simulation approach Kein Zugriff
  3. Results { one-dimensional analysis Kein Zugriff
  4. Results { three-dimensional analysis Kein Zugriff
  5. Discussion Kein Zugriff
Summary and Outlook Kein Zugriff Seiten 253 - 256
1. 1. Contractions and scalar products Kein Zugriff
  2. Dyadic products of second order tensors Kein Zugriff
  3. Special fourth order tensors Kein Zugriff
2. 1. Neo-Hookean elasticity tensor Kein Zugriff
3. 1. Weak form Kein Zugriff
  2. Special matrices Kein Zugriff
  3. Assembly Kein Zugriff
  4. Voigt notation Kein Zugriff
  5. Nodal shape function indices Kein Zugriff
  6. Face and edge coordinates Kein Zugriff
4. 1. Left-hand side Kein Zugriff
  2. Right-hand side Kein Zugriff
5. Radial basis functions Kein Zugriff
6. Multi body system Kein Zugriff
7. Coupling software Kein Zugriff
8. Preliminary investigations Kein Zugriff
9. Applications Kein Zugriff
Bibliography Kein Zugriff Seiten 269 - 288