Kombinierte experimentelle und numerische Analyse der Fluid-Struktur Interaktion und Wandschubspannung in elastischen Gefäßen bei instationärer Durchströmung

非定常流动过程中弹性容器流固相互作用和壁面剪应力的实验与数值联合分析

• 批准号: 203317824
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Holger Foysi
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Strömungslehre und Aerodynamisches Institut (AIA)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2010-12-31 至 2013-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/203317824?language=en
• 关键词: Kombinierte; experimentelle; und; numerische; Analyse

Gefäßverengungen (Stenosen) der Herzkranzgefäße sind Ursache der koronaren Herzkrankheit, der „Volkskrankheit Nummer 1“ in Deutschland. Zur frühzeitigen Erkennung von Gewebeschwächen ist es essentiell, die Fluid-Struktur-Interaktion einer instationären Strömung in einem elastischen Gefäßmodell und die Wechselwirkung zwischen Elastizität des Gewebes und der instationären Wandschubspannung detailliert zu verstehen. Den Antragstellern ist bis jetzt trotz der Vielzahl der in der Literatur diskutierten Simulationen kein Referenzfall zur Validierung der Numerik in hämodynamischen Systemen bekannt. Der vorliegende Antrag versucht erstmalig einen derartigen Referenzfall zu entwickeln, um in Kombination von Numerik und Experiment die Eignung der in der Literatur vorgeschlagenen numerischen Modellierung und ihrer Annahmen zu überprüfen und, langfristig, weiterzuentwickeln. Mittels zeitaufgelöster Particle-Image Velocimetry (TR–PIV) und Drucksensoren werden simultan und zeitlich hochaufgelöst die instationären Werte für das Geschwindigkeitsfeld, den Druck und die Dilatation der Gefäßwand in Amplitude und Phase erfasst und mit einer gekoppelten Lattice-Boltzmann/Level-Set/Finite-Elemente Simulation verglichen. Anhand der numerischen und experimentellen Ergebnisse wird neben der Bereitstellung als Validierungsdaten der Zusammenhang zwischen Wandschubspannung und Elastizität des Gewebes in Abhängigkeit von der Pulsationsdauer und dem Volumenstrom dargestellt.

Gefäßverengungen（Stenosen）der Herzkranzgefäße sind Ursache der koronaren Herzkrank，der“koronaren HerzkrankNummer 1”in Deutschland.在Gewebeschwächen中的流体-结构-相互作用是必不可少的，流体-结构-相互作用是一个弹性Gefäßmodell中的一个instationären Strömung，并且是Gewebes和instationären Wandschubspannung detailliert zu verstehen中的Wechselkung zwischen弹性。Den Antragstellern ist bis jetzt trotz der Vielzahl der in der Literatur diskutierten Simulationen kein Referenzfall zur Validierung der Numerik in Hädynamischen Systemen bekannt.这篇论文首先引用了文献中的数值和实验相结合的方法，对文献中的数值模型进行了研究，并对文献进行了详细的分析。本文介绍了一种新的粒子图像测速技术（TR-PIV）和韦尔登的同步测量方法，该方法可以同时测量压力场、压力场和压力场的幅值和相位分布，并可以用一种新的格子Boltzmann/Level-Set/Elemente模拟方法进行模拟。通过数值计算和实验验证了在脉动和体积变化的情况下，弹性网格的有效性。