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Partitioned and Monolithic Algorithms for the Numerical Solution of Cardiac Fluid-Structure Interaction

Communications in Computational Physics 2022年第10期32卷 1217-1256页

作者： Michele Bucelli Luca Dede Alfio Quarteroni Christian Vergara MOX Dipartimento di MatematicaPolitecnico di MilanoP.zza Leonardo da Vinci 3220133MilanItaly Mathematics Institute EPFLAv.PiccardCH-1015 LausanneSwitzerland(Professor Emeritus) LABS Dipartimento di ChimicaMateriali e Ingegneria Chimica“Giulio Natta”Politecnico di MilanoP.zza Leonardo da Vinci 3220133MilanItaly

We reviewand compare different fluid-structure interaction(FSI)numerical methods in the context of heart modeling,aiming at assessing their computational efficiency for cardiac numerical simulations and selecting the most appropriate method for heart *** dynamics within the human heart is characterized by active muscular action,during both contraction and relaxation phases of the *** efficient solution of the FSI problem in this context is challenging,due to the added-mass effect(caused by the comparable densities of fluid and solid,typical of biomechanics)and to the complexity,nonlinearity and anisotropy of cardiac consitutive *** this work,we review existing numerical coupling schemes for FSI in the two classes of strongly-coupled partitioned and monolithic *** schemes are compared on numerical tests that mimic the flow regime characterizing the heartbeat in a human ventricle,during both systole and *** mechanics is treated in both the active stress and active strain *** costs suggest the use of a monolithic *** employ it to simulate a full heartbeat of a human ventricle,showing how it allows to efficiently obtain physiologically meaningful results.

关键词： heartmodeling activemechanics fluid structure interaction monolithic algorithms partitioned algorithms

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