DOI: 10.1051/proc:2005005
An embedded surface method for valve simulation. Application to stenotic aortic valve estimation
Paola Causin1, Nuno Diniz dos Santos2, Jean-Frédéric Gerbeau3, Carine Guivier4 and Paul Métier51 CMCS/IACS, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, CH-1015 Lausanne, Switzerland; paola.causin@epfl.ch
2 INRIA - Projet REO - B.P.105 F-78153 Le Chesnay Cedex, France; Nuno-Miguel.Diniz-Dos-Santos@inria.fr
3 INRIA - Projet REO - B.P.105 F-78153 Le Chesnay Cedex, France; Jean-Frederic.Gerbeau@inria.fr
4 IRPHE UMR 6594, Equipe de Biomécanique Cardiovasculaire, Institut Méditerranéen de Technologie, F-13451 Marseille cedex 20, France; guivier.carine@esm2.imt-mrs.fr
5 Commissariat à l'Énergie Atomique (CEA), DEN/DM2S/SFME/LTMF Saclay, F-91191 Gif sur Yvette Cedex, France; pmetier@cea.fr
Abstract
This work deals with the modelling and the simulation of a moving
rigid valve in a blood flow. We consider a fluid-structure coupling
between an unsteady incompressible Navier-Stokes system for the fluid,
and an ODE for the structure with a rotation angle as only degree of
freedom. The kinematic constraint on the fluid-structure interface is
enforced via a Lagrange multiplier. A fictitious domain approach
allows us to use a fixed grid for the fluid domain, and also to
easily consider large valve displacements. We present numerical
results and we discuss clinical indexes used to characterize aortic
valve stenosis.
Résumé
Nous présentons un travail de modélisation et simulation d'une
valve rigide dans un écoulement sanguin. Nous considérons un
couplage fluide-structure où l'écoulement sanguin est régi par
le système de Navier-Stokes instationnaire incompressible, tandis
que la dynamique de la valve est ramenée à une EDO correspondant
à une rotation. La contrainte cinématique à l'interface
fluide-structure est imposée par un multiplicateur de Lagrange. Une
approche de type domaine fictif nous permet d'adopter un maillage fixe
pour le domaine fluide et de traiter aisément les grands
déplacements de la valve. Nous présentons des simulations
numériques et nous discutons d'indices cliniques utilisés pour
caractériser des sténoses aortiques.
Key words: fluid-structure interaction, Navier-Stokes, fictitious domain, Lagrange multiplier, valve, stenosis, aorta
© EDP Sciences, ESAIM 2005


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