先前研究可变形结构（包括实验和计算方法）的流体-结构相互作用的方法存在局限。
对流体-结构相互作用（FSI）的建模——特别是以血液为流体——是心血管生物工程的关键。然而，现有方法在高效耦合脉动流体与高度可变形组织方面存在局限。为解决这一问题，Monteleone等人开发了一种模拟FSI的方法，克服了先前的计算瓶颈，并提出了一种新的实验技术用于基准计算。
研究人员的方法侧重于将血液及其周围组织都视为颗粒，在固体域中，这些颗粒通过弹簧与邻居相连。这种类似弹簧的连接允许整体结构以物理上真实的方式演化，包括拉伸、弯曲和变形。由于流体和结构被同等处理，该方法避免了此类模拟通常所需的固定网格，而当流体边界移动并扭曲结构时，固定网格会变得复杂。
“在许多情况下，FSI代码通过将其结果与其他数值代码在基准案例上的结果进行比较来‘验证’，但这些基准案例在物理上难以实验实现，”作者加埃塔诺·布里耶西（Gaetano Burriesci）说。
相比之下，该小组的实验验证依赖于对脉动流体流过可变形弯曲腔室的成像，这是一个简单的测试，可为心血管计算提供实用的参考点。
使用此技术，他们证实了其FSI模拟在预测血液速度场和整体结构变形方面的准确性。
该小组计划扩展该方法以研究血栓的影响并揭示当前生物假体瓣膜的局限性。
“我们经过实验验证的FSI方法可应用于多种以复杂、患者特异性几何形状和大结构变形为特征的心血管问题，”布里耶西说，“最终，此类建模有助于更好地理解心血管病理学，并支持开发改进的治疗策略。”
来源： Alessandra Monteleone、Sofia Di Leonardo、Marco Correnti、Enrico Napoli、Giorgio Micale和加埃塔诺·布里耶西（Gaetano Burriesci）所著的“一种先进的浸入式流体-结构相互作用粒子方法，用于心血管应用，并通过新基准案例进行实验验证”，发表于《Physics of Fluids》（2026年）。
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