Simulação computacional do sangue usando o método Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sousa, Thiago Carvalho
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/100/100131/tde-16122019-150635/
Resumo: Simular computacionalmente fluidos biológicos é relevante para o treinamento médico, sistemas de apoio à decisão, desenvolvimento de novos equipamentos médicos, investigação de doenças, entre outras aplicações. Apesar disso, nossa revisão sistemática apontou que há carência de sistemas nesse sentido; e os existentes apresentam lacunas como o uso em regiões de geometrias complexas, e elevado tempo de execução. O objetivo de nosso trabalho é usar e aperfeiçoar o método numérico SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) para adaptar uma ferramenta computacional para simulação do sangue, com o objetivo de aprimorar o realismo de tais simulações e aperfeiçoar o teste de colisão com fronteiras - em nosso caso, se tratam de vasos sanguíneos representados por uma malha geométrica composta de triângulos. Neste trabalho apresentamos os fundamentos do método SPH; as características de sua implementação computacional; os resultados da revisão sistemática; as adaptações feitas para manter a incompressibilidade do fluido; os testes de validação numérica baseados no fluxo de Poiseuille; e a proposição de um novo algoritmo de colisão, que tem por base rotações 3D e números quatérnios. Nossos resultados mostraram que o novo teste de colisão foi efetivo, eliminando totalmente casos onde o fluido \"escapava\" do vaso sanguíneo
id USP_e3c3d979ae619ce905564d8c3ba86bb4
oai_identifier_str oai:teses.usp.br:tde-16122019-150635
network_acronym_str USP
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository_id_str 2721
spelling Simulação computacional do sangue usando o método Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)Computational simulation of blood using the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) methodBlood flowBoundariesFluxo de PoiseuilleFronteirasMalha triangularMétodos numéricosNumerical methodsPoiseuille flowSangueSimulação computacionalSimulation computationalSPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)Triangular meshSimular computacionalmente fluidos biológicos é relevante para o treinamento médico, sistemas de apoio à decisão, desenvolvimento de novos equipamentos médicos, investigação de doenças, entre outras aplicações. Apesar disso, nossa revisão sistemática apontou que há carência de sistemas nesse sentido; e os existentes apresentam lacunas como o uso em regiões de geometrias complexas, e elevado tempo de execução. O objetivo de nosso trabalho é usar e aperfeiçoar o método numérico SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) para adaptar uma ferramenta computacional para simulação do sangue, com o objetivo de aprimorar o realismo de tais simulações e aperfeiçoar o teste de colisão com fronteiras - em nosso caso, se tratam de vasos sanguíneos representados por uma malha geométrica composta de triângulos. Neste trabalho apresentamos os fundamentos do método SPH; as características de sua implementação computacional; os resultados da revisão sistemática; as adaptações feitas para manter a incompressibilidade do fluido; os testes de validação numérica baseados no fluxo de Poiseuille; e a proposição de um novo algoritmo de colisão, que tem por base rotações 3D e números quatérnios. Nossos resultados mostraram que o novo teste de colisão foi efetivo, eliminando totalmente casos onde o fluido \"escapava\" do vaso sanguíneoComputational simulation of biological fluids is relevant for medical training, decision support systems, development of new medical equipment, disease research, among other applications. Nevertheless, our systematic review has indicated that there is a lack of systems in this regard; and existing ones gaps such as the use in regions of complex geometries, and high execution time. The objective of our work is to use and improve the numerical method SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) to adapt a computational tool for blood simulation, in order to improve the realism of such simulations and meliorate the boundary collision test - in our case, they are blood vessels represented by a geometric mesh composed of triangles. In this paper we present the fundamentals of the SPH method; the characteristics of its computational implementation; the results of the systematic review; adaptations made to maintain fluid incompressibility; numerical validation tests based on Poiseuille flow; and the proposition of a new collision algorithm, based on 3D rotations and quaternion numbers. Our results showed that the new boundary collision test was effective, completely eliminating cases where fluid \"escaped\" from the blood vesselBiblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPBiscaro, Helton HideraldoSousa, Thiago Carvalho2019-11-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/100/100131/tde-16122019-150635/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-10-09T13:16:04Zoai:teses.usp.br:tde-16122019-150635Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-10-09T13:16:04Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
dc.title.none.fl_str_mv Simulação computacional do sangue usando o método Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)
Computational simulation of blood using the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method
title Simulação computacional do sangue usando o método Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)
spellingShingle Simulação computacional do sangue usando o método Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)
Sousa, Thiago Carvalho
Blood flow
Boundaries
Fluxo de Poiseuille
Fronteiras
Malha triangular
Métodos numéricos
Numerical methods
Poiseuille flow
Sangue
Simulação computacional
Simulation computational
SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)
SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)
Triangular mesh
title_short Simulação computacional do sangue usando o método Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)
title_full Simulação computacional do sangue usando o método Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)
title_fullStr Simulação computacional do sangue usando o método Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)
title_full_unstemmed Simulação computacional do sangue usando o método Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)
title_sort Simulação computacional do sangue usando o método Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)
author Sousa, Thiago Carvalho
author_facet Sousa, Thiago Carvalho
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Biscaro, Helton Hideraldo
dc.contributor.author.fl_str_mv Sousa, Thiago Carvalho
dc.subject.por.fl_str_mv Blood flow
Boundaries
Fluxo de Poiseuille
Fronteiras
Malha triangular
Métodos numéricos
Numerical methods
Poiseuille flow
Sangue
Simulação computacional
Simulation computational
SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)
SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)
Triangular mesh
topic Blood flow
Boundaries
Fluxo de Poiseuille
Fronteiras
Malha triangular
Métodos numéricos
Numerical methods
Poiseuille flow
Sangue
Simulação computacional
Simulation computational
SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)
SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)
Triangular mesh
description Simular computacionalmente fluidos biológicos é relevante para o treinamento médico, sistemas de apoio à decisão, desenvolvimento de novos equipamentos médicos, investigação de doenças, entre outras aplicações. Apesar disso, nossa revisão sistemática apontou que há carência de sistemas nesse sentido; e os existentes apresentam lacunas como o uso em regiões de geometrias complexas, e elevado tempo de execução. O objetivo de nosso trabalho é usar e aperfeiçoar o método numérico SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) para adaptar uma ferramenta computacional para simulação do sangue, com o objetivo de aprimorar o realismo de tais simulações e aperfeiçoar o teste de colisão com fronteiras - em nosso caso, se tratam de vasos sanguíneos representados por uma malha geométrica composta de triângulos. Neste trabalho apresentamos os fundamentos do método SPH; as características de sua implementação computacional; os resultados da revisão sistemática; as adaptações feitas para manter a incompressibilidade do fluido; os testes de validação numérica baseados no fluxo de Poiseuille; e a proposição de um novo algoritmo de colisão, que tem por base rotações 3D e números quatérnios. Nossos resultados mostraram que o novo teste de colisão foi efetivo, eliminando totalmente casos onde o fluido \"escapava\" do vaso sanguíneo
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019-11-29
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/100/100131/tde-16122019-150635/
url https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/100/100131/tde-16122019-150635/
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv
dc.rights.driver.fl_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.coverage.none.fl_str_mv
dc.publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
dc.source.none.fl_str_mv
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
instname:Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
instname_str Universidade de São Paulo (USP)
instacron_str USP
institution USP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)
repository.mail.fl_str_mv virginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.br
_version_ 1815256513645641728

Registros relacionados