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  5. Reduced order modeling of blood perfusion in parametric multipatch liver lobules
 
  • Details
2024
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Reduced order modeling of blood perfusion in parametric multipatch liver lobules

File(s)
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Hauptpublikation
40323_2024_Article_274.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 4.01 MB
TUDa URI
tuda/13125
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-291926
DOI
10.26083/tuprints-00029192
Autor:innen
Siddiqui, Ahsan Ali ORCID 0009-0007-9578-5865
Jessen, Etienne ORCID 0000-0003-0276-6029
Stoter, Stein K. F. ORCID 0000-0001-5845-4900
Néron, David ORCID 0000-0002-4382-5091
Schillinger, Dominik ORCID 0000-0002-9068-6311
Kurzbeschreibung (Abstract)

In this paper, we present a computationally efficient reduced order model for obtaining blood perfusion profiles within parametric functional units of the liver called ‘lobules’. We consider Darcy’s equation in two-dimensional hexagonal lobule domains with six flow inlets and one outlet, whose positions are parameterized to represent varying lobule geometries. To avoid the meshing effort for every new lobule domain, we map the parametric domain onto a single reference domain. By making use of the contra-variant Piola mapping, we represent solutions of the parametric domains in the reference domain. We then construct a reduced order model via proper orthogonal decomposition (POD). Additionally, we employ the discrete empirical interpolation method (DEIM) to treat the non-affine parameter dependence that appears due to the geometric mapping. For sampling random shapes and sizes of lobules, we generate Voronoi diagrams (VD) from Delaunay triangulations and use an energy minimization problem to control the packing of the lobule structures. To reduce the dimension of the parameterized problem, we exploit the mesh symmetry of the full lobule domain to split the full domain into six rotationally symmetric subdomains. We then use the same set of reduced order basis (ROB) functions within each subdomain for the construction of the reduced order model. We close our study by a thorough investigation of the accuracy and computational efficiency of the resulting reduced order model.

Freie Schlagworte

Blood perfusion

Liver mechanics

Model order reduction...

Proper orthogonal dec...

Discrete empirical in...

Dimension reduction

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Fachgebiete der Mechanik > Fachgebiet Numerische Mechanik
DDC
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 624 Ingenieurbau und Umwelttechnik
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Advanced Modeling and Simulation in Engineering Sciences
Jahrgang der Zeitschrift
11
Heftnummer der Zeitschrift
1
ISSN
2213-7467
Verlag
SpringerOpen
Ort der Erstveröffentlichung
Berlin ; Heidelberg
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2024
Verlags-DOI
10.1186/s40323-024-00274-2
PPN
532086902
Artikel-ID
22

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