生物膜模拟 swMATH ID: 18050 软件作者： 杰伊·A·斯托茨基。；杰森·哈蒙德（Jason F.Hammond）。；列奥尼德·巴夫洛夫斯基；伊丽莎白·斯图尔特。；Younger，John G。；迈克尔·J·所罗门。；大卫·M·博茨。 描述： 使用浸没边界法的可变粘度和密度生物膜模拟，第二部分：实验验证和异质流变学-IBM。本工作的目标是开发一种数值模拟，准确捕捉细菌生物膜及其相关细胞外基质（ECM）的生物力学响应。在这两部分工作的第二部分中，主要重点是正式提出非均质流变浸没边界法（hrIBM），并通过与实验结果的比较验证我们的模型。随着浸没边界法（IBM）的扩展，我们使用第一部分（）中最初开发的技术，将生物膜视为粘弹性流体，其具有固定在一组移动位置（即细菌位置）的可变流变特性。特别是，我们在模型中加入了空间连续可变粘度和密度场。尽管在中，可变粘度在IBM环境中用于建模跨界面的离散粘度变化，但据我们所知，这项工作和第一部分是首次应用IBM建模连续可变粘度场。通过比较从我们的模型计算的动态模量和顺应性模量与表皮葡萄球菌生物膜力学特性实验数据，我们验证了第一部分中的建模方法。描述了在平行板流变仪中生长和测试生物膜的实验装置。为了初始化细菌在生物膜中的位置，使用了实验获得的三维坐标数据。这项工作的主要结论之一是，将细菌之间的弹簧状连接处理为麦克斯韦或齐纳元件，可以与机械表征数据很好地一致。我们还发现，使用不同的坐标数据集初始化模拟只会导致力学表征结果的微小变化。用于生成本文结果的Matlab代码将在https://github.com/MathBioCU/BiofilmSim。 主页： https://github.com/MathBioCU/BiofilmSim 源代码： https://github.com/MathBioCU/BiofilmSim 依赖项： Matlab公司 关键词： Navier-Stokes方程;生物膜;浸入边界法;计算流体动力学;粘弹性流体 相关软件： iDynoR公司;通量模式计算器;科恩平滑;空间的;AQUASIM公司;BacSim公司;github;Matlab公司 引用于： 8文件 全部的 前5名22位作者引用 三 大卫·M·博茨。 三 杰·亚历山大·斯托茨基 2 安娜·卡皮奥 2 拉斐尔·冈萨雷斯-阿尔巴雷乔 1 罗斯·P·卡尔森。 1 达库恩托，贝拉迪诺 1 瓦尼娅·杜基克 1 乔瓦尼·埃斯波西托 1 路易吉·弗伦佐 1 杰森·哈蒙德。 1 E.P.基特利。 1 艾萨克·克拉珀 1 玛丽亚·罗萨里亚·马泰 1 阿尔伯特·E·帕克。 1 列奥尼德·巴夫洛夫斯基 1 尤恩·佩乔德 1 弗朗西斯科·皮罗齐 1 迈克尔·J·所罗门。 1 伊丽莎白·斯图尔特。 1 菲利普·斯图尔特。 1 Younger，John G。 1 张天宇 全部的 前5名6篇连载文章中引用 2 欧洲应用数学杂志 1 应用力学与工程中的计算机方法 1 计算物理杂志 1 数学生物学杂志 1 多尺度建模与仿真 1 计算物理中的通信 全部的 前5名在7个字段中引用 6 生物学和其他自然科学（92-XX） 4 流体力学（76-XX） 三 偏微分方程（35-XX） 三 数值分析（65-XX） 三 可变形固体力学（74-XX） 2 概率论与随机过程（60-XX） 1 统计学（62-XX） 按年份列出的引文