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A Fluid–Structure Interaction Analysis to Investigate the Influence of Magnetic Fields on Plaque Growth in Stenotic Bifurcated Arteries

流固耦合 解剖 医学 工程类 有限元法 结构工程
作者
Kaleem Iqbal,Eugenia Rossi di Schio,Muhammad Anwar,Mudassar Razzaq,Hasan Shahzad,Paolo Valdiserri,Giampietro Fabbri,Cesare Biserni
出处
期刊:Dynamics [MDPI AG]
卷期号:4 (3): 572-591
标识
DOI:10.3390/dynamics4030030
摘要

A finite element method is employed to examine the impact of a magnetic field on the development of plaque in an artery with stenotic bifurcation. Consistent with existing literature, blood flow is characterized as a Newtonian fluid that is stable, incompressible, biomagnetic, and laminar. Additionally, it is assumed that the arterial wall is linearly elastic throughout. The hemodynamic flow within a bifurcated artery, influenced by an asymmetric magnetic field, is described using the arbitrary Lagrangian–Eulerian (ALE) method. This technique incorporates the fluid–structure interaction coupling. The nonlinear system of partial differential equations is discretized using a stable P2P1 finite element pair. To solve the resulting nonlinear algebraic equation system, the Newton-Raphson method is employed. Magnetic fields are numerically modeled, and the resulting displacement, velocity magnitude, pressure, and wall shear stresses are analyzed across a range of Reynolds numbers (Re = 500, 1000, 1500, and 2000). The numerical analysis reveals that the presence of a magnetic field significantly impacts both the displacement magnitude and the flow velocity. In fact, introducing a magnetic field leads to reduced flow separation, an expanded recirculation area near the stenosis, as well as an increase in wall shear stress.
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