本文選題：多塊晶格波爾茲曼方法 + 前向跟蹤法　； 參考：《山東大學》2011年碩士論文

【摘要】：近幾年,紅細胞在微小血管中的流動分析問題,越來越受到人們的關注。微循環(huán)體系是人體血液循環(huán)系統(tǒng)中最基層的結(jié)構(gòu)和功能單位,在整個血液循環(huán)中起重要作用,而微小血管作為微循環(huán)的主要組成部分,直接與組織細胞相接觸,承載著主要的物質(zhì)運輸,但是迄今為止,有關此課題的研究還不多。由于該課題的可行性和重要性,作者對其進行了初步的綜合理論分析。 首先,本文對微循環(huán)流體力學的研究與進展進行了概述,闡述了微觀流體力學的目的和意義,并對微觀血液流變學數(shù)值研究的國內(nèi)外發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢做了簡單回顧和介紹。 其次,介紹了前向跟蹤法(Front-tracking Method),又名界面追蹤法的概念,解釋了該方法的基本理論,并對其進行了總結(jié)與討論,最后以舉例的方式闡述了如何在紅細胞研究中應用該方法。 然后,對晶格Boltzmann方法進行了簡介,詳細介紹了晶格Boltzmann萬法常用的邊界條件,并對該方法進行了改進,使其更加適用于本文的模型。 最后,給出了本文的模擬與仿真結(jié)果。在本文的模擬過程中,將前向跟蹤法與晶格波爾茲曼法相結(jié)合來研究三維雙凹碟形膠囊式紅細胞的變形。將紅細胞模擬為內(nèi)含牛頓流體的雙凹碟形彈性薄膜膠囊,薄膜內(nèi)外的液體看做具有不同物理特性的流體,使用晶格波爾茲曼方法的多塊策略改善細胞模型附近的網(wǎng)格,增加三維計算的準確度和效率。本文使用的細網(wǎng)格僅覆蓋每個計算軸的40%,同時選用離散為連接4098個點的8192個三角元的細胞薄膜模型,不僅提高了網(wǎng)格分辨率,而且節(jié)省了計算時間；從理論上證明了在雷諾數(shù)不大于0.25的剪切流中,慣性作用對細胞變性的影響都很��；同時得到了無因次參數(shù)為0.05,細胞內(nèi)外粘度比為0.2時三維健康紅細胞的360°穩(wěn)定坦克履行為。不僅成功模擬了慣性作用下典型的三維紅細胞坦克履行為,而且使用的細網(wǎng)格僅占整個計算區(qū)域的6.4%,在保證計算準確度的同時提高了計算效率,為模擬三維紅細胞變形提供了一種更加可行的途徑。
[Abstract]:In recent years, more and more attention has been paid to the flow analysis of red blood cells in small blood vessels. The microcirculation system is the most basic unit of structure and function in the human blood circulation system, which plays an important role in the whole blood circulation. As the main component of the microcirculation, the tiny blood vessels are directly in contact with the tissue cells. It is carrying the main material transportation, but so far, the research on this subject is not much. Because of the feasibility and importance of this subject, the author makes a preliminary comprehensive theoretical analysis. Firstly, this paper summarizes the research and progress of microcirculation fluid mechanics, and expounds the purpose and significance of micro hydrodynamics. The development and development trend of micro hemorheology numerical research at home and abroad are briefly reviewed and introduced. Secondly, the concept of Front-tracking method, also known as interface tracking method, is introduced, and the basic theory of this method is explained. It is summarized and discussed, and how to apply this method in erythrocyte research is illustrated by an example. Then, the lattice Boltzmann method is briefly introduced, and the boundary conditions commonly used in lattice Boltzmann method are introduced in detail. The method is improved to make it more suitable for the model in this paper. Finally, the simulation and simulation results are given. In this paper, the forward tracking method and lattice Boltzmann method are combined to study the deformation of three dimensional double concave dish capsule red blood cells. The red blood cell is simulated as a double concave disc elastic film capsule containing Newtonian fluid. The liquid inside and outside the membrane is regarded as a fluid with different physical properties. The lattice Boltzmann method is used to improve the mesh near the cell model. Increase the accuracy and efficiency of 3D calculation. The fine mesh used in this paper covers only 40 parts of each axis, and a cell membrane model with 8192 triangles connecting 4098 points is selected, which not only improves the grid resolution, but also saves computing time. It is theoretically proved that in shear flow with Reynolds number less than 0.25, the effect of inertial action on cell denaturation is very small and the dimensionless parameter is 0.05 and the ratio of internal and external viscosity is 0.2. It not only successfully simulates the typical three-dimensional red blood cell tank under inertial action, but also uses a fine mesh that accounts for only 6.4of the whole calculation area, which ensures the accuracy of the calculation and improves the calculation efficiency. It provides a more feasible way to simulate three-dimensional erythrocyte deformation.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：R312

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本文編號：2006692