ABAQUS—心血管领域的耦合分析

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心血管CFD和FSI流固耦合分析：人体血流动力学和心脏系统的建模带来了一些模拟挑战。如果需要通过模拟来解决实际问题，就须很好地解决这些模拟挑战。

模型网格划分

计算流体动力学/流体-结构相互作用模拟的一个要求是定义流域并对其进行网格划分。传统上，流域要么由用户从医学成像数据中手动提取，要么使用理想化几何体表示。一旦提取出来，就需要将流域离散为合适的网格。考虑到心脏几何形状的复杂性，这些步通常非常耗时，并且在模拟工作流程中存在重大瓶颈。

SGGRTM和自动网格生成

FlowVision的一个独特功能是用户不必手动定义流域;相反，它是由FlowVision通过其专有的子网格几何分辨率(SGGRTM)技术自动完成的。一旦导入几何体，FlowVision就会在几何体周围生成高质量的笛卡尔网格。然后将该笛卡尔网格与底层几何体相交，以生成符合边界的计算网格。SGGR使使用真实几何体而不是拓扑近似特征成为可能，从而提高了模拟的数值精度。通过流域的自动提取，用户不必手动提取流域，这意味着可以花费这些宝贵的时间来完善物理并对模拟结果进行后处理。

组织变形

由于大多数生物组织具有高度弹性且相对较薄，它们可以在短时间内经历变形。心脏瓣膜小叶的行为就是一个例子。如果用户有兴趣在其流体-结构相互作用(FSI)模拟中模拟这种生理场景，传统上说，他们可以选择任意拉格朗日-欧拉(ALE)或浸入式边界(1B)方法。

ALE方法困难的数值问题之一是流体网格的变形，这可能是致命的。由于在1B方法中流体网格是静态的，用户不必担心流体网格的变形。然而，由于这是一种不符合边界的方法，用户无法量化可变形体上的壁剪切应力。

移动体技术

得益于底层的子网格几何分辨率(SGGR)方法，FlowVision提供了一种独特、稳健和可靠的FSI解决方案。与IB方法一样，FlowVision中的底层计算网格是静态的;然而，与IB方法不同的是，该计算网格是通过将初始笛卡尔网格与实体边界物理相交来生成的(SGGR方法)，从而为用户提供了符合边界的计算网格。

由于FlowVision使用边界确认网格，因此也可以像ALE方法一样，卓效准确地评估可变形体表面上的壁剪切应力。如果用户可以获得生物组织在心动周期内的各种变形配置的序列，在这种情况下，FlowVision可以在心动周期中的所需时间点轻松导入这些变形配置，并可以在两个连续时间点之间平滑地插值几何结构。

FlowVision和FSI的独特之处是什么?FlowVision和Abaqus耦合提供的是有限元和CFD网格之间的连接，而无需在FSI层中引入任何中间结构。这允许将不同的网格类型与不同的离散化级别联系起来，并确保结构和流体模拟域之间的双向数据传输完全保守(无数据丢失)。在模拟域和FSI层中都保持了每个代码中控制方程的近似精度。这有助于设备设计者和心脏研究人员以准确的方式进行具挑战性的FSI模拟，而无需传统的FSI负担。

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