微血管紅細胞流動特性的理論與仿真.pdf

1、研究紅細胞在血液循環(huán)中，尤其在微血管中循環(huán)運動規(guī)律是近年來關注的重要課題之一。微循環(huán)作為人體血液循環(huán)系統的最基本結構和功能單位，在整個血液循環(huán)中起著重要的作用，但到目前為止，關于微血管內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)流體力學的發(fā)展歷史和研究現狀，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方法被普遍認為是一種新的有效的流體力學計算方法，其高效性、精確性和魯棒性已得到廣泛的證實。該模型被廣泛應用于研究湍流、兩相流、反應擴散系統和懸浮流等系統。本文將格子Boltzmann方法(LBM)與浸入邊界法(IBM)相結合，用于模擬紅細胞在微循環(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。
　　 微循環(huán)中紅細胞的尺度與血管尺寸相近，需要考慮紅細胞和血漿的相互作用。一般將紅細胞看作剛性圓球或橢圓，本文將紅細胞可看作液態(tài)的膠囊，形狀為雙凹碟形，細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胞附加