针对血管流场模拟域自动化划分带边界层网格的方法、计算机设备、以及计算机程序产品技术

本申请涉及一种针对血管流场模拟域自动化划分带边界层网格的方法、计算机设备、以及计算机程序产品，方法包括：获得包括表面几何特征线和出入口的血管几何模型；生成囊括血管几何模型的长方体边界盒，加密后生成以正方体网格为基础的边界盒背景网格；获得面贴合的等级，生成面贴合字典文件；获得血管几何模型的血管切面，根据血管切面获得血管切面的质心坐标，质心坐标和表面细化等级生成存储于SnappyHexMeshDict字典文件；指定血管几何模型血管网格的边界层总厚度占比，制定血管几何模型的网格划分细化方案，获得边界层添加的标准，先后调用生成的面贴合字典文件以及SnappyHexMeshDict字典文件以生成网格。SnappyHexMeshDict字典文件以生成网格。SnappyHexMeshDict字典文件以生成网格。

【技术实现步骤摘要】
针对血管流场模拟域自动化划分带边界层网格的方法、计算机设备、以及计算机程序产品


[0001]本申请涉及血流动力学模拟仿真
，特别是涉及一种针对血管流场模拟域自动化划分带边界层网格的方法、计算机设备、以及计算机程序产品。

技术介绍

[0002]颅内动脉瘤是指颅内动脉壁上发生的异常膨出，患病率约为2％。颅内动脉瘤的破裂容易引起蛛网膜下腔出血，具有很高的致死致残率，因此评估其破裂风险具有很高的临床价值。
[0003]随着医工结合的不断紧密化以及仿真技术的不断发展，血流动力学仿真在近年来逐渐成为辅助评估颅内动脉瘤破裂风险的重要手段。为了尽可能精确地计算出血流动力学参数，就需要血流动力学模拟的输入数据尽可能的真实，这些输入数据包括初始条件、边界条件、网格划分、以及求解器的设置。其中网格划分，是血流动力学中进行离散化数值模拟仿真的重要环节。高质量的网格，是确保计算结果收敛，进而获得准确结果的前提。
[0004]传统的血流动力学网格划分技术，较为依赖仿真工程师的知识和经验，对于低年资的工程师来说存在较高的技术门槛，往往产生网格划分不合理、边界层添加失败、网格数量过于庞大等问题，最终导计算耗时较长，甚至发散。过高的技术门槛限制了血流动力学在临床上的应用，尤其是一些需要快速获得计算结果来辅助医生制定决策的应用场景。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种针对血管流场模拟域自动化划分带边界层网格的方法。
[0006]本申请针对血管流场模拟域自动化划分带边界层网格的方法，包括：
[0007]获得三维血管模型，利用血管几何特征对血管模型几何进行分割，获得血管几何模型，所述血管几何模型包括表面几何特征线和出入口；
[0008]生成囊括所述血管几何模型的长方体边界盒，根据所述长方体边界盒的边长获得加密次数，加密后生成以正方体网格为基础的边界盒背景网格；
[0009]获得面贴合的等级，基于表面几何特征线、出入口、边界盒背景网格生成面贴合字典文件；
[0010]获得所述血管几何模型的血管切面，根据所述血管切面获得所述血管切面的质心坐标，获得表面细化等级，所述质心坐标和所述表面细化等级存储于SnappyHexMeshDict字典文件；
[0011]指定所述血管几何模型血管网格的边界层总厚度占比，制定所述血管几何模型的网格划分细化方案，获得边界层添加的标准，并基于所述血管几何模型，先后调用所述面贴合字典文件、以及所述SnappyHexMeshDict字典文件以生成网格。
[0012]可选的，生成囊括所述血管几何模型的长方体边界盒，具体包括：
[0013]获得所述血管几何模型的点坐标，对所述点坐标的坐标值进行分配，得到包含所述几何模型的长方体边界盒。
[0014]可选的，获得表面细化等级，具体包括：
[0015]获得所述血管几何模型的血管切面轮廓，通过所述血管切面轮廓获得等面积圆，以所述等面积圆的直径作为网格特征长度，根据所述网格特征长度设置最大局部单元数、设置最大全局单元数。
[0016]可选的，指定所述血管几何模型血管网格的边界层总厚度占比，具体表现为：
[0017]边界层总厚度占比为网格特征长度的0.3～0.7倍。
[0018]可选的，制定所述血管几何模型的网格划分细化方案，具体包括：
[0019]根据所述边界层总厚度占比、以及所述网格特征长度，通过加权平均并凑整获得贴合松弛迭代次数，制定所述血管网格划分细化方案。
[0020]可选的，获得面贴合的等级，具体包括：
[0021]通过所述网格特征长度、以及所述血管表面几何边界特征线，分别对各个出入口面以及壁面进行加权计算、进而获得需进行面贴合的等级。
[0022]可选的，获得边界层添加的标准，具体包括：
[0023]将所述边界层总厚度占比、以及所述网格特征长度每个变量前乘以配置系数，获得边界层迭代系数。
[0024]可选的，基于所述血管几何模型，先后调用所述面贴合字典文件、以及所述SnappyHexMeshDict字典文件以生成网格，具体包括：将所述血管几何模型划分为至少两段，且进行每一段的信息交换，对每一段同时生成网格、完成后拼接为整体。
[0025]本申请还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现本申请所述的针对血管流场模拟域自动化划分带边界层网格方法的步骤；
[0026]所述存储器还存储有预先设定的字典文件，所述字典文件在所述处理器执行所述计算机程序时被调用。
[0027]本申请还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现本申请所述的针对血管流场模拟域自动化划分带边界层网格方法的步骤；
[0028]所述处理器至少有两个处理核心，对每一段同时生成网格时，调用不同的处理核心进行，其中不同核进行生成网格时互相保持信息交换。
[0029]本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现本申请所述的针对血管流场模拟域自动化划分带边界层网格方法的步骤。
[0030]本申请针对血管流场模拟域自动化划分带边界层网格的方法至少具有以下效果：
[0031]本申请提供的方法基于snappyHexMesh环境实现，能够生成严格按照几何边界特征包裹的初始网格，保证血管几何模型的高度扭转特征不影响边界层的产生，尤其适用于血管几何模型的流程设计。
[0032]本申请能够通过读取血管几何模型的几何特征，对血管几何模型进行个性化网格划分，保证血流动力学计算的准确性和精度，同时也能保证边界层网格有较高的覆盖率。
附图说明
[0033]图1为本申请一实施例中针对血管流场模拟域自动化划分带边界层网格方法的流程示意图；
[0034]图2为本申请一实施例中血管几何模型的结构示意图；
[0035]图3为本申请一实施例中血管几何模型的划分带边界层网格的结构示意图；
[0036]图4为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
[0037]传统的血流动力学网格划分技术，需要手动划分网格，在充分考虑血管几何参数的情况下，虽然能够得到较为符合血流动力学仿真所需的网格，但是这一过程本身存在网格划分时间长，参数设置有遗漏等弊端。得到符合条件的网络较为依赖仿真工程师的知识和经验，对于低年资的工程师来说存在较高的技术门槛，往往产生网格划分不合理、边界层添加失败、网格数量过于庞大等问题，最终导计算耗时较长，甚至发散。
[0038]这主要由两方面原因导致：第一，对于的不同案例，网格划分参数不统一导致了计算结果不统一，容易引入计算结果的误差；第二，由于血管几何模型的高度扭转性和非线性，要想画出带边界层的规则网格极其困难。对于部分网格工具，即使手动划分也容易造成无法生成边界层等问题。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.针对血管流场模拟域自动化划分带边界层网格的方法，其特征在于，包括：获得三维血管模型，利用血管几何特征对血管模型几何进行分割，获得血管几何模型，所述血管几何模型包括表面几何特征线和出入口；生成囊括所述血管几何模型的长方体边界盒，根据所述长方体边界盒的边长获得加密次数，加密后生成以正方体网格为基础的边界盒背景网格；获得面贴合的等级，基于表面几何特征线、出入口、边界盒背景网格生成面贴合字典文件；获得所述血管几何模型的血管切面，根据所述血管切面获得所述血管切面的质心坐标，获得表面细化等级，所述质心坐标和所述表面细化等级存储于SnappyHexMeshDict字典文件；指定所述血管几何模型血管网格的边界层总厚度占比，制定所述血管几何模型的网格划分细化方案，获得边界层添加的标准，并基于所述血管几何模型，先后调用所述面贴合字典文件、以及所述SnappyHexMeshDict字典文件以生成网格。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成囊括所述血管几何模型的长方体边界盒，具体包括：获得所述血管几何模型的点坐标，对所述点坐标的坐标值进行分配，得到包含所述几何模型的长方体边界盒。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得表面细化等级，具体包括：获得所述血管几何模型的血管切面轮廓，通过所述血管切面轮廓获得等面积圆，以所述等面积圆的直径作为网格特征长度，根据所述网格特征长度设置最大局部单元数、设置最大全局单元数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，指定所述血管几何模型血管网格的边界层总厚度占比，具体表现为：边界层总厚度占比为网格特征长度的0.3～0.7倍。5.根据权利要求3所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵肖越，单晔杰，向建平，
申请(专利权)人：杭州脉流科技有限公司，
类型：发明
国别省市：