Comparison of reduced models for blood flow using Runge-Kutta discontinuous Galerkin methods
Rice University（莱斯大学）；University of Houston（休斯顿大学）；Baylor College of Medicine（贝勒医学院）；Texas Children’s Hospital（德州儿童医院）
本文系统比较了几种血流简化模型，探讨了生理相关血管参数、网络拓扑和边界数据对模型性能的影响，采用Runge-Kutta间断有限元方法进行离散化。
2016-04-17 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
A Reduced Order Model formulation for left atrium flow: an Atrial Fibrillation case
本文针对心房颤动患者左心房血流，提出基于POD-RBF的数据驱动降阶模型，在牛顿与Casson本构下高效重建血液停滞相关血流动力学指标，并通过与全阶模型对比验证了精度和计算加速效果。
2023-09-19 physics.flu-dyn
Verification and comparison of four numerical schemes for a 1D viscoelastic blood flow model
CNRS, UMR 7190, Institut Jean le Rond ∂’Alembert（法国国家科学研究中心，UMR 7190，让·勒朗·达朗贝尔研究所）
本文针对包含Kelvin-Voigt粘弹性动脉壁的一维血流模型，采用MacCormack、Taylor-Galerkin、MUSCL和局部间断Galerkin四种数值格式求解，并在单血管、简单分叉和55条动脉网络中进行验证，从精度、激波捕捉能力、计算速度和实现复杂度四个方面进行比较，讨论了各格式的适用条件。
2014-09-16 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Deformation of a biconcave-discoid capsule in extensional flow and electric field
除了理解红细胞（RBC）在血流中的行为之外，双凹盘状（红细胞的经验形状）胶囊在生物流体动力学和流变学领域中有许多应用。因此，进行了详细的分析，以了解单轴拉伸流和电场的RBC和双凹盘状聚合物胶囊在轴对称制度的变形的影响。采用Stokes流的轴对称边界积分方法，以Skalak膜本构关系作为区域不可压RBC/双凹盘状囊膜的模型，数值计算了瞬态变形。当弹性能被粘性或麦克斯韦电应力克服时，观察到显著的双凹盘状到长球形的转变。此外，膜应力的意义，在变形过程中，并在稳定状态和不同的变形模式。这项研究将有助于设计一个在电场作用下的生物细胞人工系统。
2018-02-11 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Uncertainty quantification of viscoelastic parameters in arterial hemodynamics with the a-FSI blood flow model
这项工作的目的是识别和量化的不确定性有关的弹性和粘弹性参数，其特征在于动脉壁的行为，在一维人体动脉血流动力学建模。所选择的不确定性参数建模为随机高斯分布变量，使随机的控制方程系统。所提出的方法进行了初步验证模型方程，提出了一个彻底的收敛性研究，证实了随机配置方法的频谱精度和二阶精度的IMEX有限体积方案选择解决的数学模型。然后，单变量和多变量不确定性定量分析应用于a-FSI血流模型，涉及基线和患者特定的单动脉测试用例。当将流速和速度波形的变化性与压力和面积的变化性进行比较时，描绘了不同的灵敏度，后者对血管壁的机械表征的参数不确定性更加敏感。考虑简单的弹性和更现实的粘弹性本构关系进行的模拟表明，粘度参数的巨大的不确定性起着重要的作用，在预测的压力波形，扩大了这个变量的置信区间。体内记录的患者特定压力数据在使用所提出的方法获得的输出的置信区间内，并且计算压力的预期值与记录的波形相当。
2020-12-30 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Analysis of the suitability of an effective viscosity to represent interactions between red blood cells
本文通过细胞解析模拟比较单细胞有效黏度模型与多细胞模型，发现单细胞方法在峰值应变上误差仅3.7%，计算成本低多个数量级，可作为溶血预测的经济可行方案。
2023-09-20 physics.flu-dyn
Nanoparticle diffusion in sheared cellular blood flow
使用多尺度血流求解器，在很宽的剪切速率和红细胞压积范围内计算剪切细胞血流中纳米颗粒（NP）的完整扩散张量。在短时间范围内，纳米颗粒在高剪切和高红细胞压积下表现出异常的分散行为，这是由于红细胞（RBC）的瞬时伸长和排列。在长时间范围内，NP扩散张量具有高各向异性。特别地，存在临界剪切速率（$\sim$ 100 $s^{-1}$），在该临界剪切速率附近，扩散率张量的剪切速率依赖性从线性尺度变为非线性尺度。在临界剪切速率以上，横向扩散系数项随剪切速率呈亚线性变化，而纵向扩散系数项随剪切速率呈超线性变化。红细胞压积的依赖性是线性的一般情况下，除了在高剪切速率，其中一个次线性尺度被发现的涡度项和二次尺度的纵向项。通过分析悬浮液的微观结构和数值实验，NP扩散张量的非线性血液流变学的依赖性归因于高剪切下的红细胞的顺流伸长和横流收缩，量化的毛细管数。RBC尺寸被证明是影响RBC增强剪切诱导扩散（RESID）的特征长度尺度，而亚微米级的NP尺寸对RESID的影响可以忽略不计。基于所观察到的标度行为，提出了经验相关性的桥梁NP扩散张量特定的剪切速率和红细胞压积。特征NP扩散张量提供了一个本构关系，可以导致更有效的连续模型，以解决大规模的NP生物运输应用。
2019-06-11 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
On the development of OpenFOAM solvers for simulating MHD micropolar fluid flows with or without the effect of micromagnetorotation
University of the Peloponnese（伯罗奔尼撒大学）；University of West Attica（西阿提卡大学）
本文开发了两个OpenFOAM求解器，用于模拟磁流体动力学微极流体流动，考虑微磁旋转效应，验证了其在血流中的准确性，并展示了其在生物医学应用中的潜力。
2026-01-19 physics.flu-dyn
Pulsatile Magnetized $Cu$-$Al_{2}O_{3}$/Casson Blood Flow Through an Elliptical Stenotic Artery for Drug Delivery Applications
本研究针对动脉粥样硬化导致的狭窄问题，通过数值建模分析混合纳米流体（Cu-Al₂O₃/血液）在椭圆形狭窄动脉中的脉冲流动特性，为药物递送和生物医学设备热管理提供参考。
2025-04-16 physics.flu-dyn
The application of the Lattice Boltzmann method to the one-dimensional blood flow dynamics in elastic vessels
用动力学方法研究了扩张血管中血流运动的一维非线性方程。结果表明，在低Knudsen数极限下，非理想气体的格子Boltzmann（LB）模型与顺应性血管的血流方程是渐近等价的。将非理想气体的状态方程转化为压力-腔面积响应。该属性允许对任意压力-管腔面积关系进行建模。几个测试问题被认为是：一个唯一的非线性波在弹性血管中的传播，一个脉冲波在血管中的传播与不同的机械性能（动脉硬化）和动脉分叉，在最后一个问题电阻-电容-电阻（RCR）的边界条件被认为是。与前人的计算结果进行了比较，结果表明该方法具有较好的精度。
2020-02-25 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A comparison between the FENE-P and sPTT constitutive models in Large Amplitude Oscillatory Shear (LAOS)
本文比较FENE-P与sPTT本构模型在LAOS中的响应，发现FENE-P仅在特定参数下呈现普适性且表现出强应力过冲，而sPTT普适性更广，且FENE-P在LAOS中不产生剪切带。
2023-09-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Asymptotic models for viscoelastic one-dimensional blood flow
Universidad de La Laguna（拉古纳大学）；Universidad de Cantabria（坎塔布里亚大学）
本文推导了一维黏弹性动脉血液流动的单向渐近模型，证明了强解在Sobolev空间中的局部适定性，并在纯弹性BBM情况下建立了全局存在性和指数衰减性。还通过数值研究比较了不同黏弹性和振幅情形下的模型表现。
2026-04-07 math-ph math.AP math.MP
Large-eddy simulation of the FDA benchmark blood pump: validation against experiments and implications for turbulent flow mechanisms
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Guangdong Technion-Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）
本文通过对比CFD方法，验证了大涡模拟在离心式血泵中的有效性，发现LES在扩散器区域对实验速度场的预测更准确，为未来高保真血流研究提供指导。
2026-04-17 physics.flu-dyn
Multi-scale simulation of red blood cell trauma in large-scale high-shear flows after Norwood operation
本研究通过多尺度数值模型模拟Norwood术后高剪切流，发现中心分流管比BT分流管更易导致红细胞溶血，且较小直径分流管风险更高，损伤热点与临床血栓图像吻合。
2024-11-20 physics.flu-dyn
Loading and relaxation dynamics of a red blood cell
我们使用细观数值模拟研究了单个红细胞（RBC）受到外部机械载荷的非定常动力学。我们进行了{ \it加载}（L）动力学和{ \it松弛}（R）动力学之间的详细比较，{ \it加载}（L）动力学是在静止时对RBC施加机械载荷之后，{ \it松弛}（R）动力学允许RBC在机械载荷突然停止之后松弛到其原始形状。通过分析两个相应动态的特征时间来进行这种比较，即，$t_L$和$t_R$。当机械载荷的强度足够小时，这两种动力学是{ \it对称}（$t_L \approx t_R$）并且独立于机械载荷的类型学（内在动力学）;否则，在显著的对比中，发现{ \it不对称}，其中加载动力学通常比松弛动力学快。这种不对称性表现为非普遍的特征，例如，这取决于所施加的载荷和/或RBC膜的粘弹性。为了加深这种非普遍的行为，我们认为红细胞膜的粘度作为一个可变参数，并专注于三种不同类型的机械负荷（机械拉伸，剪切流，拉伸流）：这允许澄清如何建立非普遍性方面的变形和旋转的贡献引起的机械负荷的膜。最后，我们还研究了弹性剪切模量对特征时间$t_L$和$t_R$的影响。我们的研究结果提供了至关重要的和定量的信息RBC的不稳定动力学和膜响应施加/停止外部机械负荷。
2021-05-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A Lattice Boltzmann Method for Non-Newtonian Blood Flow in Coiled Intracranial Aneurysms
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文提出了一种基于患者特定几何和参数的格子玻尔兹曼方法，用于模拟颅内动脉瘤中非牛顿型血液流动，通过比较完全解析和体积平均模拟结果，验证了模型的有效性。
2024-07-31 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Cross-stream pressure support and the limits of scalar relaxation in rarefied Poiseuille flow
Gyeongsang National University（庆尚国立大学）；University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
该研究针对稀化泊肃叶流动，分析了压力驱动下弱壁法向压力变化的机制，通过DSMC模拟与NCCR模型，揭示了应力与动量补偿对压力振幅的影响，指出弱非平衡可观测量的一致性不代表内部闭合机制正确。
2026-08-04 physics.flu-dyn
Hammering at the entropy: A GENERIC-guided approach to learning polymeric rheological constitutive equations using PINNs
本文提出 GENERIC 引导的 PINN 框架以学习聚合物溶液额外应力本构方程中的熵贡献，并证明基于复杂绕流数据训练的模型在复杂场景中更优且可跨几何拓扑迁移。
2024-09-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Eulerian Formulation of the Tensor-Based Morphology Equations for Strain-Based Blood Damage Modeling
针对现有溶血模型多为拉格朗日公式需迹线追踪的问题，提出细胞变形的欧拉描述溶血模型，可单向耦合应用于任意收敛CFD模拟，经基准与复杂案例验证优势显著，有望用于医疗器械设计。
2024-04-11 cs.CE cs.NA math.NA
Comparison of three numerical stabilization techniques of viscoelastic flows: vortex shedding behind a confined cylinder
本文利用OpenFOAM平台，基于有限体积法，研究了二维粘弹性圆柱绕流问题。选择考虑聚合物分子有界伸长的FENE-P模型来描述聚合物溶液的弹性本构关系。最大分子链长L = 10，50，100，和200被认为是描述的聚合物溶液的分子构象特征。为了改善粘弹性流动模拟的数值不稳定性，提出了三种不同的方法，对加入人工粘度的传统方法（Td）、对数重建方法（Log）和平方根张量方法（Sqrt）进行了评价。结果表明，对于小分子链长（L = 10）的模拟，人工粘度对模拟精度影响不大。然而，对于长的分子链长度，如L = 100和L = 200，添加人工耗散往往高估的阻力，这表明，需要特别小心，以纳入人工耗散的模拟。此外，对数重建方法显示出强烈的网格依赖性，这可能会产生非物理结果。
2022-08-10 physics.flu-dyn
Effect of cytosol viscosity on the flow behavior of red blood cell suspensions in microvessels
本研究通过介观流体动力学模拟发现，生理高黏度比（$C\approx5$）下红细胞悬浮液的流动阻力与$C=1$时几乎相同，因为更黏稠的细胞质抑制了膜形变，形成更紧凑的细胞核和略厚的无红细胞层，从而解释了高血红蛋白浓度下流动阻力不显著增加的机制。
2020-03-16 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
A GENERIC-guided active learning SPH method for viscoelastic fluids using Gaussian process regression
本文提出GENERIC引导的主动学习SPH方法（G²ALSPH），结合高斯过程回归与相对不确定性评估，高效获取包含历史记忆效应的粘弹性本构关系，实现可靠的数据驱动流体模拟。
2025-06-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Graph Deep Learning for Intracranial Aneurysm Blood Flow Simulation and Risk Assessment
本研究提出基于图深度学习的模型，通过血管几何结构快速模拟血流动力学，实现颅内动脉瘤风险评估的实时预测与临床应用。
2025-12-09 cs.LG physics.flu-dyn
Modeling blood flow in networks of viscoelastic vessels with the 1-D augmented fluid-structure interaction system
血流建模中一个值得注意的方面是流体流和包含它的生物结构（即血管壁）之间的机械相互作用的定义。已经证明，与体内测量相比，向血管的机械表征添加粘性贡献带来了积极的结果。在这种情况下，能够保持记忆的血管壁的粘弹性贡献的边界条件的数值实现承担了重要的作用，特别是当处理大型循环系统。在这项工作中，粘弹性是考虑在整个网络通过标准线性固体模型。考虑数学模型的双曲线性质，在边界（入口、出口和接头）处实施粘弹性贡献。基于Riemann问题的定义，建立了一个非线性系统，其特征为由接触间断分隔的稀疏波，其中质量和总能量守恒。分析了基本的连接测试，例如普通动脉和静脉的普通2血管连接，以及考虑主动脉分叉情况的简单3血管连接。所选择的渐近保持IMEX龙格库塔有限体积格式被证明是二阶精度在整个域和良好的平衡，即使包括路口。两个不同的基准模型的动脉网络的实施，不同的血管数量和粘弹性参数。在两个网络中获得的结果的比较强调了所选择的粘弹性参数的模型的高灵敏度。在整个网络中评估由血管壁的粘弹性表征提供的贡献的守恒，包括连接点和边界条件。
2022-02-16 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
A BGK model for high temperature rarefied gas flows
高温气体，例如在高超音速再入流中，表现出复杂的现象，如激发旋转和振动能量模式，甚至化学反应。对于连续状态下的流动，模拟代码使用压力和温度的解析或列表本构律。在本文中，我们提出了一个BGK模型，这是符合任何任意的本构关系，这是设计来使高温气体流动的模拟在稀薄的制度。Chapman-Enskog分析给出了相应的输运系数。我们的方法说明了一个可压缩的Navier-Stokes方程求解器与旋转和振动非平衡的数值比较。BGK方法给出了一个确定性的求解器，其计算成本接近于简单的单原子气体。
2020-03-16 physics.class-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
