面向患者特异性动脉的高效 FSI 模型构建：基于 SPH 的薄可变形血管血流仿真
计算工程、金融与科学
2026-01-05 v1
摘要
准确模拟可变形血管中的血流对心血管研究至关重要，旨于理解疾病进展并为临床决策提供信息。然而，由于动脉壁的薄壁特性，传统基于全维体积建模的平滑粒子湍流动力学（SPH）方法往往需要极细的粒子间距才能确保固体力学的数值收敛。这进而导致流动域中出现冗余分辨率，以维持流固界面处的足够核支持。为解决这一限制，我们提出一种基于薄壳的 SPH 方法，用于建模薄壁可变形动脉，并进行 FSI 仿真以捕捉血流力动学和动脉壁力学。通过一系列验证案例，所提出的壳模型在流动力学上与体积模型相当，同时在固体力学中实现更快收敛，计算成本更低。我们进一步研究了壁面刚度对流动转换和关键血流指标的影响，凸显了相对于刚性壁假设进行 FSI 模型构建的必要性。最后，该方法应用于两个患者特异性血管几何结构，即颈动脉和主动脉，结果表明其在真实世界的心血管仿真中具有稳健性、效率和生理相关性。
引用
@article{arxiv.2601.00546,
title = {Toward Efficient FSI Modeling in Patient-Specific Arteries: SPH Simulation of Blood Flow in Thin Deformable Vessels},
author = {Chenxi Zhao and Dong Wu and Weiyi Kong and Oskar J. Haidn and Xiangyu Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.00546},
year = {2026}
}
备注
60 pages, 38 figures and 2 tables