Dr. Ju Liu, Department of Mechanics and Aerospace Engineering, Southern University of Science and Technology

Yifa Tang, Professor

Computational fluid-structure interaction: finite elements, structure-preserving methods, scalable solvers, and vascular biomechanics

14:00-15:00 July 27 (Wednesday), Tencent Meeting ID: 901-503-382

本次报告将围绕流固耦合这一工程与医疗领域内的重要问题，介绍对其进行计算建模的几个核心技术以及在血管疾病诊断和治疗上的应用。本次报告的内容将包含以下几个方面。
1. 我们将介绍一种基于理性力学的建模框架。这个框架使得流体和固体力学的控制方程有了统一的数学表达，特别利于耦合问题的分析。
2. 我们将基于这个框架，介绍使用变分多尺度方法以及广义- 方法的时空离散格式。特别地，我们将讨论在结构动力学积分上近期的进展。另外，我们也将针对血液动力学，介绍循环系统建模的几个特殊的技术（包括几何多尺度的耦合、回流的稳定化处理、预应力的生成、外周组织的支撑作用等）。
3. 我们将分析这个离散系统的代数方程。通过合适的代数处理，我们将得到一种稳健、高效、可扩展的线性方程迭代求解方法。我们将介绍该方法的并行实现以及在集群上测试的结果。
4. 我们对新设计的流固耦合模型进行了确认与验证。我们将介绍计算结果同多个解析解以及实验数据的比较。特别地，我们使用 3D打印技术以及核磁共振测量，实现了对于一个真实人体主动脉内血液动力学的多模态测量，并且将实验结果同我们的模型预测结果进行了比对。
5. 我们使用这个新的框架也对于非线性固体力学进行了研究。特别地，我们将介绍对于非弹性体的保能量-动量的积分法。并且，我们将展望保体积积分在固体力学中的应用。
最后，我们将对报告的内容进行小结，并展望我们的技术在未来血管外科手术（如冠脉旁路搭桥）优化设计上的应用。