基于连续介质力学的食管传输肌力学模型

在本研究中，我们将先前使用浸入边界（IB）法与离散纤维结构的食管传输模型，扩展为使用基于连续介质力学并由有限元近似的模型（IB-FE）。为了处理当拉格朗日网格比流体网格更粗糙时的流动泄漏问题，我们基于先前的工作，在拉格朗日-欧拉相互作用方程中采用了自适应相互作用求积点。特别地，我们引入了一种新的各向异性自适应相互作用求积规则。该新规则允许我们不仅在每个时间步和每个单元上，而且在每个单元的不同方向上改变相互作用求积点。对于材料模型，我们将先前的纤维模型扩展为基于连续介质的模型。我们首先研究了一个三维短管扩张的案例。结果与隐式有限元法的结果非常吻合。我们注意到，在我们的 IB-FE 案例中，三维管经历了非常大的变形，拉格朗日网格尺寸变为欧拉网格尺寸的约 6 倍。为了验证该方法处理纤维-基质材料模型的能力，我们进行了第二项关于长纤维增强管扩张的研究。将数值解与解析解进行比较，误差很小。随后将该技术应用于食管传输问题。我们给出了三个在材料模型和肌纤维架构上有所不同的案例。整体传输特征与先前模型的结果一致。我们指出，基于连续介质的模型能够处理更真实和复杂的材料行为。这在我们的第三个具有空间变化纤维架构的案例中得到了证明。我们发现这种独特的肌纤维架构能够产生所谓的压力过渡区。这表明肌纤维架构在食管传输中起着重要作用。