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李冠生;叶婷;李雪金

具有流入/流出边界条件的复杂微网络中细胞悬浮流的并行建模。 （英语） Zbl 1453.76236号

J.计算。物理学。 401，文章ID 109031，第22页（2020）.
摘要：我们提出了一个具有流入/流出边界条件的并行框架，用于基于粒子模拟微循环和微流体设备中经常遇到的复杂微网络中的细胞悬浮流。采用光滑耗散粒子动力学（SDPD）和浸没边界法（IBM）的混合方法模拟流体和细胞的行为。模拟系统与另外两个域相关联，即入口的流入域和出口的流出域，以实现流入/流出边界条件。在周期性边界条件下，从流入域中产生的充分发展的流动将流入复制到系统中。流出由两个自适应力迭代控制，以保持质量和动量守恒，同时，离开出口的流体和细胞被从系统中移除。构造了一种主从并行配置，其中主线程负责划分仿真域或将仿真任务分配给三种类型的从线程：单元线程、流入线程和混合从线程。为了节省消息通信，每个单元通过任务分解分配给一个单独的线程，而流入/混合从线程则通过域分解进行划分。对直管和分叉管中的流体流动、直管中胶囊的变形以及直管中许多红细胞（RBC）的流变性进行了四项验证研究。将计算结果与相应的解析解或先前发表的数值结果进行了比较，在速度场、细胞变形和细胞流变行为方面观察到了良好的一致性。此外，还进行了两个数值实验来验证该方法的能力。一种是通过具有一个入口但有四个出口的微血管网络的红细胞，另一种是穿过具有多个复杂几何特征的蛇形微流控芯片的红细胞。这些复杂几何特征包括分叉、尖角、突然膨胀和多个出口。这两个实验不仅证明了新方法的能力，还表明了模拟真实生物医学问题的潜力，例如血栓形成、肿瘤转移、药物输送等。

引用于1文件

MSC公司：

76Z05个 生理流
76平方米8 粒子法和晶格气体法
92立方米 生理流量
76T20型 悬架
2005年5月 并行数值计算
74层10 流固相互作用（包括气动和水弹性、孔隙度等）

关键词：

细胞模拟;光滑耗散粒子动力学;浸入边界法;复杂微网络;并行化

软件：

双球面物理学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{G.Li}等人，J.Compute。物理学。401，文章ID 109031，22 p.（2020；Zbl 1453.76236）
全文： 内政部

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