An effective numerical technique for pipe-like domains and its application in computational hemodynamics

• Autor(a) principal: Mansilla Alvarez, Luis Alonso
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC
• Texto Completo: https://tede.lncc.br/handle/tede/374
• topic: Hemodinâmica - Simulação por computador; Mecânica dos fluidos; Método dos elementos finitos; Simulações de pacientes específicos; CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::MEDICINA::CLINICA MEDICA::CARDIOLOGIA

Nas últimas décadas, o papel desenvolvido pela hemodinâmica computacional no campo das doenças cardiovasculares tem sido fundamental devido à demonstrada correlação entre quantidades próprias do escoamento (tais como velocidade, pressão, tensões cisalhantes, entre outras) e a localização e evolução de alterações na mecanobiologia da parede arterial. Embora altamente promissoras, o uso de uma abordagem computacional na prática médica tem sido altamente limitado devido ao balanço entre a qualidade (e quantidade) de informação que metodologias atuais podem prover e o custo computacional que tais estratégias demandam (em termos de tempo e recursos físicos). Exemplos clássicos desse balanço são os modelos unidimensionais que, embora não sendo computacionalmente custosos, são incapazes de prover informação sobre as tensões cisalhantes exercidas pelo sangue sobre o endotélio, e os modelos 3D os quais, mesmo sendo capazes de dar informação detalhada da dinâmica sanguínea, tem seu uso restrito a pequenas regiões do sistema cardiovascular devido ao enorme custo computacional envolvido. Tal contexto tem motivado a procura por novas metodologias capazes de prover informação relevante para o uso clínico mas com uma redução significativa no custo computacional. Nesse trabalho, um novo esquema numérico é proposto para a discretização das equações de Navier-Stokes. Essa abordagem, denominada Transversally Enriched Pipe Element Method (TEPEM), tem se demonstrado capaz de fornecer informação relevante do escoamento sanguíneo empregando uma fração do tempo utilizado em simulações 3D baseadas no FEM. As capacidades desta abordagem são exploradas e os resultados demonstram sua eficácia em termos de manter uma precisão aceitável, reduzir os recursos computacionais necessários e o tempo de simulação.