微血管紅細(xì)胞流動特性的理論與仿真.pdf

1、研究紅細(xì)胞在血液循環(huán)中，尤其在微血管中循環(huán)運動規(guī)律是近年來關(guān)注的重要課題之一。微循環(huán)作為人體血液循環(huán)系統(tǒng)的最基本結(jié)構(gòu)和功能單位，在整個血液循環(huán)中起著重要的作用，但到目前為止，關(guān)于微血管內(nèi)血液的流動特性及其與血管壁相互作用的研究才剛剛起步。
　　 首先，本文概述微循環(huán)流體力學(xué)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，對目前研究微循環(huán)流體運動采用的方法作了簡單概括的介紹，進(jìn)而闡述了本研究的目的及意義。
　　 其次，介紹了計算流體動力學(xué)和血液流動

2、的基本理論，給出血液循環(huán)的基本模型和流動方程，分析了紅細(xì)胞在血液中的變形性，確定了適合本研究的模型，并建立了血液兩相流動的連續(xù)方程和動量方程。
　　 目前格子Boltzmann方法被普遍認(rèn)為是一種新的有效的流體力學(xué)計算方法，其高效性、精確性和魯棒性已得到廣泛的證實。該模型被廣泛應(yīng)用于研究湍流、兩相流、反應(yīng)擴散系統(tǒng)和懸浮流等系統(tǒng)。本文將格子Boltzmann方法(LBM)與浸入邊界法(IBM)相結(jié)合，用于模擬紅細(xì)胞在微循環(huán)中的流動

3、狀態(tài)。LBM用于仿真不可壓縮的流場，而IBM用于處理固一液邊界面的相互作用。此方法不僅保留了LBM在仿真各種流體中具有的優(yōu)勢，而且為處理液一固邊界條件問題提供了一種更理想的理論基礎(chǔ)。
　　 微循環(huán)中紅細(xì)胞的尺度與血管尺寸相近，需要考慮紅細(xì)胞和血漿的相互作用。一般將紅細(xì)胞看作剛性圓球或橢圓，本文將紅細(xì)胞可看作液態(tài)的膠囊，形狀為雙凹碟形，細(xì)胞膜用一系列隨流體運動的點代替，并在格子Boltzmann方程中引入一個外加的力來表征細(xì)胞附加