[发明专利]一种基于GPU加速的混合粒子的实时血流血管耦合方法

摘要

本发明公开了一种基于GPU加速的混合粒子的实时血流血管耦合方法，通过SPH方法离散化求解卡森方程，进而求解血液非牛顿粘性力的方法。借鉴图形学中经典的基于代理粒子的边界处理方法，在血管内壁采样一层代理粒子，定义适用于代理粒子和血液粒子之间的耦合力。通过将代理粒子和血液粒子合并成混合粒子，在GPU中统一的计算每对互为邻域的混合粒子之间的作用力来实现血流血管耦合。通过将代理粒子的受力数据映射到代理粒子的颜色显示来实现血管受力可视化。我们的粘性力求解方法增强了血液建模的真实性，我们的耦合方法快速、有效，同时保证了耦合的真实性和实时性，我们的受力可视化方法简单而直接，提供了关于血管壁受力分布的丰富信息。

主权项

一种基于GPU加速的混合粒子的实时血流血管耦合方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：求解血液的非牛顿粘性力，其具体实现包括以下子步骤：步骤1.1：引入非牛顿流体力学的卡森方程来对血流应变率相关的粘性系数建模；步骤1.2：通过SPH方法离散化求解血流的粘性系数；步骤1.3：通过SPH方法来离散化求解血流的非牛顿粘性力；步骤2：基于混合粒子并行进行血流血管耦合，其具体实现包括以下子步骤：步骤2.1：借鉴图形学中的基于代理粒子的边界处理方法，在血管内壁采样一层代理粒子，通过求解代理粒子和血液粒子之间的相互作用力来实现耦合作用；步骤2.2：耦合时将代理粒子和血液粒子的速度、位置信息等提取出来，合并成混合粒子，并通过空间位置映射插入哈希表，在哈希表中搜索混合粒子的邻域粒子，最后通过SPH方法并行的计算每对互为邻域混合粒子之间的相互作用力。