ایجاد مش غیر ساختاریافته برای مدل آئورت در ICEM
۱. معرفی مدل آئورت و اهمیّت آن در شبیهسازی CFD
آئورت بهعنوان بزرگترین شریان بدن انسان، نقش اصلی در انتقال خون از قلب به بخشهای مختلف بدن ایفا میکند. جریان خون در این رگ با ویژگیهایی مانند ضربانیبودن، انشعابات متعدد و تغییرات شدید هندسی همراه است. به همین دلیل، مدلسازی عددی جریان در آئورت به یکی از کاربردهای مهم CFD در مهندسی پزشکی تبدیل شده است که نیازمند مشسازی منعطف و دقیق میباشد.
۲. چالشهای هندسی در مدلسازی آئورت
هندسه آئورت دارای انحناهای پیچیده، تغییر تدریجی قطر و شاخههای فرعی متعددی است که تولید مش ساختاریافته را دشوار میسازد. این پیچیدگیها باعث میشود استفاده از مش غیر ساختاریافته بهعنوان گزینهای مناسبتر مطرح شود، زیرا این نوع مش توانایی بالایی در تطبیق با سطوح ارگانیک و نامنظم دارد.
۳. آمادهسازی هندسه آئورت در ICEM
هندسه آئورت معمولاً از دادههای تصویربرداری پزشکی مانند CT یا MRI استخراج شده و بهصورت یک سطح سهبعدی وارد ICEM میگردد. در این مرحله، اصلاح ناپیوستگیها، حذف زوایای تیز غیرواقعی و اطمینان از بستهبودن سطح اهمیت ویژهای دارد. کیفیت هندسه ورودی تأثیر مستقیم بر کیفیت مش نهایی خواهد داشت.
۴. مفهوم مش غیر ساختاریافته در مدلهای زیستی
مش غیر ساختاریافته از المانهایی با آرایش نامنظم تشکیل شده است و معمولاً شامل المانهای تتراهدرال در حجم و مثلثی روی سطح میباشد. این نوع مش امکان انطباق کامل با هندسههای پیچیده زیستی مانند آئورت را فراهم میکند و در نواحی با انحنای بالا یا تغییر مسیر ناگهانی، انعطافپذیری بالایی دارد.
۵. تولید مش سطحی و کنترل کیفیت آن
نخستین گام در تولید مش غیر ساختاریافته، ایجاد یک مش سطحی با کیفیت مناسب است. در این مرحله، اندازه المانهای سطحی بهگونهای انتخاب میشود که جزئیات هندسی آئورت و شاخههای آن بهخوبی حفظ شوند. یکنواختی نسبی، حداقل اعوجاج و تطابق مناسب با انحنای سطح، از معیارهای مهم بررسی کیفیت مش سطحی هستند.
۶. تولید مش حجمی و بهبود دقت عددی
پس از تکمیل مش سطحی، مش حجمی تتراهدرال در داخل حجم آئورت ایجاد میشود. در نزدیکی دیواره رگ، معمولاً از لایههای نزدیک دیواره استفاده میشود تا گرادیانهای سرعت و تنش برشی دیوارهای با دقت بیشتری محاسبه شوند. این موضوع بهویژه در مطالعات همودینامیکی اهمیت بالایی دارد.
۷. کنترل تراکم مش در نواحی بحرانی جریان
نواحی انشعاب، انحناهای شدید و نزدیکی ورودی آئورت از جمله بخشهایی هستند که نیاز به تراکم مش بالاتری دارند. تنظیم تدریجی اندازه المانها در این نواحی باعث ثبت دقیق پدیدههایی مانند چرخش جریان و نوسان تنش برشی میشود، بدون آنکه هزینه محاسباتی بهطور غیرضروری افزایش یابد.
۸. ارزیابی کیفیت مش و آمادگی برای حل عددی
پس از تولید کامل مش، شاخصهای کیفی مانند حداقل زاویه، نسبت طول به حجم المانها و پیوستگی شبکه بررسی میشوند. کیفیت مناسب مش غیر ساختاریافته، پایداری حل و صحت نتایج شبیهسازی جریان خون را تضمین میکند. در نهایت، مرزهای فیزیکی مشخص شده و مش برای انتقال به حلگر آماده میشود.
کلیدواژه ها : ICEM CFD-مشغیرساختاریافته-مدلآئورت-جریانخون-هندسهزیستی-Tetra Mesh-مشسطحی-لایهنزدیکدیواره-تنشبرشیدیواره-کنترلتراکممش-کیفیتمش-مدلسازیپزشکی-همودینامیک-شبیهسازی CFD-انتقالمشبهFluent
