Метод конечных элементов

Comsol mupltiphysics - мощный пакет для выполнения расчетов методом конечных элементов. Изначально пакет являлся одним из модулей системы компьютерной алгебры Matlab и назывался Femlab. Он мог работать только при запущенном Matlab и позволял обмениваться с ним данными. Сегодня Cosmol multiphysics - это уже не просто модуль, это мощнейшая система, позволяющая решать практически любые краевые задачи методом конечных элементов.

Сегодня метод конечных элементов стал очень распространенным численным методом, который используется многими исследователями и инженерами для расчетов процессов и явлений, происходящих в нашем мире. Численное моделирование часто может заменить натурный эксперимент, когда последний недоступен вследствие отсутствия экспериментальной базы и средств для его проведения.

Под конвекцией понимается передача тепла, которая происходит между поверхностью объекта и окружающей его средой, когда они имеют различные температуры. Рассматриваются два вида конвекции: свободная и вынужденная. Свободная (или естественная) конвекция происходит при движении среды вследствие разности плотностей нагретых и холодных слоев среды в поле тяжести. Примером является теплопередача от горячего тротуара к атмосферному воздуху в спокойный, безветренный день.

Анализ методом конечных элементов требует разбиения исследуемой области на подобласти, называемые конечными элементами. Этот процесс обычно занимается значительную часть времени при постановке задачи. Далее опишем некоторые аспекты построения плоских и пространственных сеток при выполнении расчетов методом конечных элементов. Приведем несколько определений, которые будут использоваться при описании построения вычислительной сетки. Регулярная область – это область, ограниченная тремя или четырьмя линиями.

Одним из самых опасных заболеваний артерий виллизиевого круга являются аневризмы. Аневризма - патологическое расширение сосуда. Известно, что мозговые артерии больше подвержены развитию аневризм, чем внечерепные. Обратно - внечерепные артерии чаще поражаются атеросклерозом, чем мозговые артерии. По статистике не более 5% населения мира имеют аневризмы артерий головного мозга. Разрыв аневризм случается еще реже - в 1 случае на 10000.

Головной мозг человека практически не запасает кислород в отличие от других органов. Поэтому для его нормального существования необходимо постоянное питание через сосудистую систему. Кровоснабжение головного мозга практически всегда находится в неком оптимальном режиме, который достигается вследствие влияние многих факторов. Наличие этих факторов делает головной мозг почти независимым от гемодинамических изменений вне его. Деятельность головного мозга человека очень активна, поэтому и его кровоснабжение осуществляется интенсивно.

Расчет методом конечных элементов в системе ANSYS происходит по определенному алгоритму. На первом этапе нужно выбрать модуль ANSYS, который осуществляется из меню Preprocessor. Если этого не сделать, то для моделирования будут доступны все модули (элементы). Нам потребуются два модуля Flotran, Structural. После этого выбираем элементы для моделирования: Flotran, Solid.

Биомеханика кровообращения - наука, занимающаяся исследованием процессов, происходящих в сердечно-сосудистой системе человека, в его артериях, венах, сердце и т.п. с точки зрения механики Моделирование течения крови в артериях сегодня является одной из важнейших задач биомеханики кровообращения. Решение этой задачи позволит описать НДС стенок сосудов, характер движения крови и другие характеристики.

Современные методы исследования различных физических процессов всё чаще требуют использования компьютеров, а именно различных программных средств, которые позволяют визуализировать процессы и решать разнообразные задачи. Подобный подход называется компьютерным моделированием. Созданные модели позволяют провести необходимые вычисления и получить данные, которые в дальнейшем будут применяться для создания реальных физических конструкций.

Системы трехмерного моделирования типа SolidWorks позволяют производить проектирование несколькими способами: снизу-вверх, сверху-вниз и смешанным. Первый вариант предполагает пошаговое построение геометрических объектов по мере увеличения их размерности. То есть сначала строятся точки, затем линии, потом поверхности или плоскости и, наконец, объемы. Такой вариант редко существует в чистом виде, как правило, пользователи применяют смешанный метод моделирования. Он объединяет методы снизу-вверх и сверху-вниз.