An ALE-FE method for blood flow dynamics in coronary arteries using the vorticity-streamfunction formulation
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Data de Publicação: | 2020 |
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Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
Texto Completo: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17237 |
Resumo: | O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma estrutura computacional para simular o escoamento sanguíneo em uma artéria coronária com stent farmacológico implantado para diversos números de Schmidt usando a Formulação Corrente-Vorticidade em uma abordagem Lagrangeana-Euleriana Arbitrária (ALE). O fluido sanguíneo foi modelado como incompressível e newtoniano em um escolamento monofásico. A equação de Navier-Stokes é apresentada segundo a formulação corrente-vorticidade com a equação de transporte de espécie química. O Método dos Elementos Finitos (FEM) é usado para resolver as equações de governo, onde a formulação de Galerkin foi usada para discretização no espaço, enquanto o Método semi-Lagrangeano foi usado para discretizar a derivada material usando o backward difference scheme. Além disso, o procedimento de remalhamento realiza a regularização dos nós possibilitando simular problemas com contornos móveis e os sistemas lineares foram resolvidos utilizando o Método Iterativo Gradientes Conjugados. Portanto, a nova formulação proposta nesse trabalho é apropriada para simular escoamentos em artéria coronária com boa precisão. |
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Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2020.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17237O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma estrutura computacional para simular o escoamento sanguíneo em uma artéria coronária com stent farmacológico implantado para diversos números de Schmidt usando a Formulação Corrente-Vorticidade em uma abordagem Lagrangeana-Euleriana Arbitrária (ALE). O fluido sanguíneo foi modelado como incompressível e newtoniano em um escolamento monofásico. A equação de Navier-Stokes é apresentada segundo a formulação corrente-vorticidade com a equação de transporte de espécie química. O Método dos Elementos Finitos (FEM) é usado para resolver as equações de governo, onde a formulação de Galerkin foi usada para discretização no espaço, enquanto o Método semi-Lagrangeano foi usado para discretizar a derivada material usando o backward difference scheme. Além disso, o procedimento de remalhamento realiza a regularização dos nós possibilitando simular problemas com contornos móveis e os sistemas lineares foram resolvidos utilizando o Método Iterativo Gradientes Conjugados. Portanto, a nova formulação proposta nesse trabalho é apropriada para simular escoamentos em artéria coronária com boa precisão.The present work aims at developing a computational framework to simulate blood flow in coronary artery with drug-eluting stent placed for several Schmidt number using the Vorticity-Streamfunction Formulation in an Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) approach. The blood was modeled as single-phase, incompressible and newtonian fluid. The Navier-Stokes equation is shown according to the vorticity-streamfunction formulation with species transport equation. The Finite Element Method (FEM) is used to solve the governing equations where the Galerkin formulation was used to discretized the governing equations in spatial domain and the semi-Lagrangian method was used to discretized the material derivative using first order backward difference scheme. Moreover, the mesh update procedure performs nodes regularisation allowing to simulate moving boundary problems and the linear systems was solved using Conjugate Gradient Iterative Method. Therefore, the new formulation proposed in this work is suitable to simulate flows in coronary arteries with good accuracy.Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2022-03-09T17:37:13Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Leandro Marques dos Santos - 2020 - Completo.pdf: 4586012 bytes, checksum: d77f67296530f390fe0e229fc1a1ac4e (MD5)Made available in DSpace on 2022-03-09T17:37:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Leandro Marques dos Santos - 2020 - Completo.pdf: 4586012 bytes, checksum: d77f67296530f390fe0e229fc1a1ac4e (MD5) Previous issue date: 2020-08-14Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro - FAPERJapplication/pdfengUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUERJBrasilCentro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de EngenhariaMechanical engineeringBlood flow - MeasurementComputational fluid dynamicsFinite element methodEngenharia mecânicaFluxo sanguíneo - MediçãoFluidodinâmica computacionalMétodo dos elementos finitosENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTEAn ALE-FE method for blood flow dynamics in coronary arteries using the vorticity-streamfunction formulationUm método FE-ALE para a dinâmica do escoamento sanguíneo na artéria coronária usando a formulação corrente-vorticidadeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALDissertação - Leandro Marques dos Santos - 2020 - Completo.pdfDissertação - Leandro Marques dos Santos - 2020 - Completo.pdfapplication/pdf4586012http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/17237/2/Disserta%C3%A7%C3%A3o+-+Leandro+Marques+dos+Santos+-+2020+-+Completo.pdfd77f67296530f390fe0e229fc1a1ac4eMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82123http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/17237/1/license.txte5502652da718045d7fcd832b79fca29MD511/172372024-02-27 15:31:06.229oai:www.bdtd.uerj.br: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T18:31:06Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false |
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