satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical Universitysat-221Research ArticleМЕХАНИКАMECHANICSМОДЕЛИРОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ, СОЗДАВАЕМЫХ ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ АНГИОПЛАСТИКЕ, МЕТОДОМ ГРАНИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВBOUNDARY ELEMENT MODELLING OF ACOUSTIC FIELDS GENERATED DURING ULTRASONIC ANGIOPLASTYСтепаненкоД. А.StepanenkoD.

Кандидат технических наук, доцент

sat@bntu.byМинченяВ. Т.MinchenyaV.

Кандидат технических наук, доцент

sat@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201325122013067983Copyright © Степаненко Д.А., Минченя В.Т., 20132013Степаненко Д.А., Минченя В.Т.Stepanenko D., Minchenya V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/221

Исследована возможность применения метода граничных элементов (МГЭ) для моделирования акустических полей, создаваемых при ультразвуковой ангиопластике. Показано, что моделирование с помощью МГЭ может быть более эффективным по сравнению с традиционно используемым моделированием с помощью метода конечных элементов (МКЭ). Рассмотрена тестовая задача расчета акустического поля, создаваемого ультразвуковым волноводом в полубесконечной жидкой среде. Задача решена с помощью МГЭ и МКЭ. Проведен сравнительный анализ результатов. При моделировании с помощью МГЭ дополнительно использован метод зеркального источника, позволяющий избежать рассмотрения бесконечной границы жидкости.

The article studies possibility of application of boundary element method (BEM) to modelling of acoustic fields generated during ultrasonic angioplasty. It is shown that modelling by means of BEM can be more efficient that traditionally used modelling by means of finite element method (FEM). Test problem of calculation of acoustic field created by ultrasonic waveguide in semi-infinite fluid medium is considered. The problem is solved by means of BEM and FEM and comparative analysis of results is provided. Modelling by means of BEM additionally involves application of mirror source method for avoidance of treatment of infinite fluid boundary.

 

ReferencesWylie, M. P. A linear finite element acoustic flu-id-structure model of ultrasonic angioplasty in vivo / M. P. Wylie, G. B. McGuinness, G. P. Gavin // International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering. – 2010. – Vol. 26. – P. 828–842.Wylie, M. P. A linear finite element acoustic flu-id-structure model of ultrasonic angioplasty in vivo / M. P. Wylie, G. B. McGuinness, G. P. Gavin // International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering. – 2010. – Vol. 26. – P. 828–842.Тун, Ц. Эффективность восстановления про-ходимости пораженных атеросклерозом артерий ультразвуковыми волноводами различных модификаций in vitro : дис. … канд. мед. наук / Ц. Тун. – Минск, 2006. – 110 с.Тун, Ц. Эффективность восстановления про-ходимости пораженных атеросклерозом артерий ультразвуковыми волноводами различных модификаций in vitro : дис. … канд. мед. наук / Ц. Тун. – Минск, 2006. – 110 с.Development of piezoelectric ultrasonic thrombolysis device for blood clot emulsification / T. Li [et al.] // ISRN Materials Science. – 2012. – Article ID 106484.Development of piezoelectric ultrasonic thrombolysis device for blood clot emulsification / T. Li [et al.] // ISRN Materials Science. – 2012. – Article ID 106484.Horn-type piezoelectric ultrasonic transducer: modelling and applications / T. Li [et al.] // Advances in Piezoelectric Transducers / Ed. by F. Ebrahimi. – N.Y.: InTech, 2011. – P. 3–26.Horn-type piezoelectric ultrasonic transducer: modelling and applications / T. Li [et al.] // Advances in Piezoelectric Transducers / Ed. by F. Ebrahimi. – N.Y.: InTech, 2011. – P. 3–26.Juhl, P. M. The boundary element method for sound field calculations: PhD thesis / P. M. Juhl. – Copenhagen, 1993. – 195 p.Juhl, P. M. The boundary element method for sound field calculations: PhD thesis / P. M. Juhl. – Copenhagen, 1993. – 195 p.Kirkup, S. The boundary element method in acoustics / S. Kirkup. – S.l.: Integrated Sound Software, 1998. – 148 p.Kirkup, S. The boundary element method in acoustics / S. Kirkup. – S.l.: Integrated Sound Software, 1998. – 148 p.OpenBEM: Open source Matlab codes for the Boundary Element Method [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.openbem.dk/.8. A boundary integral approach for acoustic radia-tion of axisymmetric bodies with arbitrary boundary conditions valid for all wave numbers / W. Wang [et al.] // Journal of the Acoustical Society of America. – 1997. – Vol. 101. – P. 1468–1478.OpenBEM: Open source Matlab codes for the Boundary Element Method [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.openbem.dk/.8. A boundary integral approach for acoustic radia-tion of axisymmetric bodies with arbitrary boundary conditions valid for all wave numbers / W. Wang [et al.] // Journal of the Acoustical Society of America. – 1997. – Vol. 101. – P. 1468–1478.Brick, H. A half-space BEM for the simulation of sound propagation above an impedance plane / H. Brick, M. Ochmann // Proc. of Acoustics’08. – Paris, 2008 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://webistem. com / acoustics2008 / acous-tics2008/cd1/data/ articles/001156.pdf.Brick, H. A half-space BEM for the simulation of sound propagation above an impedance plane / H. Brick, M. Ochmann // Proc. of Acoustics’08. – Paris, 2008 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://webistem. com / acoustics2008 / acous-tics2008/cd1/data/ articles/001156.pdf.Тамм, И. Е. Основы теории электричества / И. Е. Тамм. – М. : Наука, 1989. – 504 с.Тамм, И. Е. Основы теории электричества / И. Е. Тамм. – М. : Наука, 1989. – 504 с.Bayliss, A. Boundary conditions for the numeri-cal solution of elliptic equations in exterior regions / A. Bayliss [et al.] // SIAM Journal of Applied Mathe-matics. – 1982. – Vol. 42. – P. 430–451.Bayliss, A. Boundary conditions for the numeri-cal solution of elliptic equations in exterior regions / A. Bayliss [et al.] // SIAM Journal of Applied Mathe-matics. – 1982. – Vol. 42. – P. 430–451.COMSOL Multiphysics. Version 3.5. Acoustics Module. User’s Guide. – 2008.COMSOL Multiphysics. Version 3.5. Acoustics Module. User’s Guide. – 2008.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.