Large eddy simulation of blood flow in a realistic model of the Circle of Willis

The dataset was produced using fully resolved Large Eddy Simulation (LES) and multiharmonic rheological flow models in a realistic in silico phantom of the CoW. 

Researchers and biomedical engineers could utilize this dataset to fine-tune their CFD models and establish standard reference simulation(s) before carrying out further parametric studies.

Having the dataset released under an open-access license encourages the community to further expand the dataset using different investigation modalities.

CoW Model reference: 

N. Wilson, K. Wang, R. Dutton, C.A. Taylor, "A software framework for creating patient specific geometric models from medical imaging data for simulation based medical planning of vascular surgery", Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention MICCAI 2001, Springer, 2001, pp. 449–456. doi: 10.1007/3-540-45468-3_54
N. Xiao, J.D. Humphrey, C.A. Figueroa, "Multi-Scale Computational Model of Three-Dimensional Hemodynamics within a Deformable Full-Body Arterial Network”, Journal of Computational Physics, 2013, Vol 244, pp. 22-40. doi: 10.1016/j.jcp.2012.09.016

==============================

Readme.txt

==============================

Dataset ID 0001v1

Dataset category CFD

Dataset domain Circle of Willis

Spacetime frames 3DSteady

File formats *.vtm, *.vtu

Software ParaView, VMTK

Dataset description:

Time averaged data of the flow in a realistic CoW model using Large Eddy Simulation of blood flow using non-Newtonian whole blood viscosity model. 

Total simulation time (time averaging limits): from 0 to 3 seconds. 

Timestep 0.5 millisecond.

Fields Scalar, vector, tensor

Field variables:

Mean_mxt Time averaged grid quality index (Pope index), unit dimensionless (%).

Mean_pressure Time averaged guage static pressure, unit Pascal (N/m2).

Mean_pressure_coefficient Time averaged pressure coefficient, unit dimensionless (num).

Mean_psi Time averaged psi (the ratio between non-Newtonian and Newtonian viscosities), unit dimensionless (num).

Mean_velocity_magnitude Time averaged velocity magnitude, unit (m/s).

Mean_x_velocity Time averaged x-velocity component, unit (m/s).

Mean_y_velocity Time averaged y-velocity component, unit (m/s).

Mean_z_velocity Time averaged z-velocity component, unit (m/s).

Mean_wall_shear Time averaged wall shear stress, unit Pascal (N/m2).

Mean_x_wall_shear Time averaged wall shear stress on XZ or XY planes, unit Pascal (N/m2).

Mean_y_wall_shear Time averaged wall shear stress on YZ or XY planes, unit Pascal (N/m2).

Mean_z_wall_shear Time averaged wall shear stress on YZ or XZ planes, unit Pascal (N/m2).

sgs_filterlength LES Subgrid scale filter length, unit (m).

本数据集基于完全解析的大涡模拟（Large Eddy Simulation, LES）与多谐波流变流动模型，在真实的威利斯环（Circle of Willis, CoW）计算机仿真体模中生成。
研究人员与生物医学工程师可利用本数据集微调自身的计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）模型，并在开展进一步参数化研究前建立标准参考仿真。
本数据集采用开放获取许可发布，有助于推动学界通过不同研究手段对其进行扩充完善。

威利斯环模型参考文献：
1. N. Wilson、K. Wang、R. Dutton、C.A. Taylor：《用于基于医学影像数据创建患者特异性几何模型以开展血管外科仿真术前规划的软件框架》，载于《医学图像计算与计算机辅助干预 MICCAI 2001》，Springer，2001年，第449–456页。DOI: 10.1007/3-540-45468-3_54
2. N. Xiao、J.D. Humphrey、C.A. Figueroa：《可变形全身动脉网络内三维血流动力学的多尺度计算模型》，《计算物理学报》，2013年，第244卷，第22-40页。DOI: 10.1016/j.jcp.2012.09.016

==============================
Readme.txt
==============================
数据集ID：0001v1
数据集类别：计算流体动力学（CFD）
数据集领域：威利斯环（Circle of Willis）
时空框架：三维定常
文件格式：*.vtm、*.vtu
所用软件：ParaView、VMTK

数据集说明：
本数据集为真实威利斯环模型中，基于非牛顿全血粘度模型的血流大涡模拟所得到的流动时间平均数据。
总仿真时长（时间平均区间）：0至3秒。
时间步长：0.5毫秒。
数据场类型：标量、矢量、张量

场变量如下：
Mean_mxt：时间平均网格质量指数（Pope指数），无量纲，单位为%。
Mean_pressure：时间平均表静压，单位为帕斯卡（N/m²）。
Mean_pressure_coefficient：时间平均压力系数，无量纲，单位为无量纲数（num）。
Mean_psi：时间平均ψ值（非牛顿粘度与牛顿粘度的比值），无量纲，单位为无量纲数（num）。
Mean_velocity_magnitude：时间平均速度幅值，单位为m/s。
Mean_x_velocity：时间平均x方向速度分量，单位为m/s。
Mean_y_velocity：时间平均y方向速度分量，单位为m/s。
Mean_z_velocity：时间平均z方向速度分量，单位为m/s。
Mean_wall_shear：时间平均壁面切应力，单位为帕斯卡（N/m²）。
Mean_x_wall_shear：XZ或XY平面上的时间平均壁面切应力，单位为帕斯卡（N/m²）。
Mean_y_wall_shear：YZ或XY平面上的时间平均壁面切应力，单位为帕斯卡（N/m²）。
Mean_z_wall_shear：YZ或XZ平面上的时间平均壁面切应力，单位为帕斯卡（N/m²）。
sgs_filterlength：大涡模拟亚格子滤波长度，单位为m。