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This work was developed with the aim of the doctoral grant SFRH/BD/144431/2019 and the projects UIDB/04436/2020, UIDB/04077/2020, funded by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) . This work was partially funded by Junta de Extremadura through grant IB20105 (partially financed by FEDER) . We thank the Programa Propio-Universidad Politecnica de Madrid, and the Ayuda Primeros Proyectos de Investigacion ETSII-UPM. We also thank Programa de Excelencia para el Profesorado Universitario de la Comunidad de Madrid for its financial support.

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Duenas-Pamplona, JAutor o Coautor
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Artículo

Comparison of RANS and LES turbulent flow models in a real stenosis

Publicado en:International Journal Of Heat And Fluid Flow. 107 109340- - 2024-07-01 107(), DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2024.109340

Autores: Lopes, D; Puga, H; Teixeira, J; Lima, R; Grilo, J; Duenas-Pamplona, J; Ferrera, C

Afiliaciones

Univ Extremadura, Dept Ingn Mecan Energet & Mat, Badajoz 06006, Spain - Autor o Coautor
Univ Extremadura, Inst Comp Cient Avanzada ICCAEx, Badajoz 06006, Spain - Autor o Coautor
Univ Minho, Mech Engn Dept, CMEMS UMinho, Campus Azurem, P-4800058 Guimaraes, Portugal - Autor o Coautor
Univ Minho, MEtRICs Mech Engn Dept, Campus Azurem, P-4800058 Guimaraes, Portugal - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Dept Ingn Energet, Avda Ramiro de Maeztu 7, Madrid 28040, Spain - Autor o Coautor
Univ Porto FEUP, CEFT, Fac Engn, Rua Roberto Frias, P-4200465 Porto, Portugal - Autor o Coautor
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Resumen

This study focuses on the performance of various turbulence models in predicting hemodynamic variables within a patient-specific geometry of the Brachiocephalic trunk exhibiting a severe stenosis. Numerical simulations employing Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) and Large Eddy Simulation (LES) models were conducted, comparing four RANS with two LES models. Results indicated significant differences in turbulent structures between RANS and LES models, with the k-omega RANS model closely approximating LES throughout the cardiac cycle. The velocity and Turbulent Kinetic Energy (TKE) results were consistent in the stenosis region due to the proximity to the inlet and plug flow conditions. However, notable disparities were observed in bifurcation and outlet regions. Time-Averaged Wall Shear Stress (TAWSS) comparisons revealed that the k-omega-based models provided closer agreement with LES, particularly in atherosclerosis-prone areas. The study highlights the limitations and strengths of each turbulence model, emphasizing the importance of model selection in simulating complex cardiovascular conditions. While RANS models demonstrated computational efficiency, their accuracy varied across regions. The effectiveness of the k-omega model in capturing the intricacies of such a complex flow field suggests its potential as a reliable and accurate tool for simulating physiological conditions with strong curvature and advanced stenosis.

Palabras clave
Arterial stiffnessBlood-flowComputational fluid dynamicsDirect numerical-simulationFluidLarge eddy simulationLarge-eddy simulationPulsatile flowReynolds-averaged navier stokesSteadyStenotic flowsTransitional flowTurbulent blood flowWall shear-stress

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista International Journal Of Heat And Fluid Flow debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia Scopus (SJR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición , consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Mechanical Engineering.

2025-05-18:

  • Google Scholar: 5
  • WoS: 6
  • Scopus: 11
Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-05-18:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 34 (PlumX).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/85163/

Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Portugal.