×

数学ZBZ-数学第一资源

基于浸入边界和浸入界面耦合方法的囊泡电动力模拟。(英语) Zbl 1349.76938
摘要:我们发展了一个耦合的浸入边界(IB)和浸入界面法(IIM)来模拟在直流电场作用下Navier-Stokes漏介质流体中囊泡的电变形和电流体动力学。囊泡膜是一个具有电容和电导的不可拉伸弹性界面。在漏介质框架内,每种流体的电性分段恒定,电应力可以作为界面力处理,从而可以用统一的浸没边界法来计算薄膜的电力和机械力。通过一种有效的浸入界面法同时求解了电位和跨膜电位。在交错MAC网格上用投影法求解Navier-Stokes方程组中的流体变量,在单元中心求解电势。通过一系列的数值试验,验证了该方法对囊泡电流体动力学模拟的准确性和适用性。特别地,我们研究了长条-扁-长(POP)跃迁以及电场和剪切流对囊泡电流体动力学的影响。我们的数值计算结果与前人工作中使用不同数值算法得到的结果有很好的一致性。

理学硕士:
76Z05型 生理流量
76周05分 磁流体力学和电流体力学
92C35型 生理流量
PDF格式 BibTeX公司 XML 引用
全文: 内政部
参考文献:
[1] 亚当斯,J。;斯瓦茨特拉伯,P。;Sweet,R.,Fishpack-用于解可分离椭圆偏微分方程的Fortran子程序包,(1980年),可在
[2] 阿兰达,S。;风险,K.A。;利波夫斯基,R。;Dimova,R.,交变电场诱导的囊泡形态转变,生物物理。J、 ,108,L19-L21,(2008年)
[三] 迪莫瓦,R。;风险,K.A。;阿兰达,S。;贝斯利普基纳,N。;诺尔,R.L。;Lipowsky,R.,电场中的巨大囊泡,软物质,3817-927,(2007)
[4] 迪莫瓦,R。;贝斯利普基纳,N。;医学博士乔多。;诺尔,R.L。;风险,K.A。;斯塔伊科娃,M。;弗拉霍夫斯卡,下午。;山本,T。;杨,P。;Lipowsky,R.,电场中的囊泡:膜行为的一些新方面,软物质,53201-3212,(2009)
[5] Fai,T.G。;格里菲斯,英国理工大学。;莫里,Y。;潘斯金,C.S.,用快速常系数线性解算器求解变粘性和变密度问题的浸入式边界法,I:数值方法与结果,暹罗J.Sci。计算机。,35,B1132-B1161,(2013年)·Zbl 1282.76088号
[6] 格罗斯,C。;施旺,H.P.,交变电场诱导的细胞膜电位,生物物理。J、 ,631632-1642,(1992年)
[7] 格里菲斯,B.E.,《浸入式边界方法的体积守恒》,公社。计算机。物理。,12401-432,(2012年)·Zbl 1373.74098
[8] 哈洛,F.H。;韦尔什,J.E.,含自由表面流体含时粘性不可压缩流动的数值计算,物理。流体,(1965,2188)·Zbl 1180.76043
[9] Helfrich,W.,脂质双层膜的弹性特性-理论和可能的实验,Z.Naturforsch。,28c,679-703,(1973年)
[10] Hyuga,H。;Kinosita,K。;Wakabayashi,N.,强电场作用下囊泡的变形,日本。J、 申请。物理。,1141-1148年,(1991年)
[11] Hyuga,H。;Kinosita,K。;Wakabayashi,N.,强电场作用下囊泡的变形,II,Jpn。J、 申请。物理。,1333-1335年,(1991年)
[12] Hyuga,H。;Kinosita,K。;Wakabayashi,N.,具有绝缘膜的囊泡在阶跃函数或交变电场作用下的瞬态和稳态变形,Jpn。J、 申请。物理。,302649-2656,(1991年)
[13] 哈鲁斯卡,C.K。;风险,K.A。;马尔奇·阿尔茨纳,V。;莱恩,J.-M。;利波夫斯基,R。;Dimova,R.,高时间分辨率囊泡融合直接成像显示的膜融合的时间尺度,Proc。自然。阿卡德。科学。美国,10315841-15846,(2006)
[14] 胡,W.-F。;金,Y。;赖明明,一种模拟三维轴对称囊泡在Navier-Stokes流中动力学的浸入式边界法,计算机学报。物理。,257670-686,(2014年)·Zbl 1349.76612号
[15] 胡,W.-F。;赖,M.-C。;杨永恩,电流体力学模拟的混合浸入边界和浸入界面方法,计算机。物理。,2015年,第47-61页·Zbl 1351.76165
[16] Kinosita,K。;我是Ashikawa。;北萨伊塔。;吉村,H。;伊藤,H。;南山,K。;Ikegami,A.,脉冲激光荧光显微镜下可见的细胞膜电穿孔,生物物理。J、 ,531015-1019,(1988年)
[17] 考伊,B。;里斯托,G.H。;坎特,我。;米斯巴,C。;Zimmermann,W.,无界Poiseuille流中二维囊泡的侧向迁移,Phys。版次。E、 77,(2008年)
[18] 诺尔,R.L。;斯塔伊科娃,M。;格雷西亚,R.S。;Dimova,R.,凝胶相巨泡的起皱和电穿孔,软物质,6,1990-1996,(2010)
[19] 金,Y。;赖明明,切应力作用下液泡在坦克上踩踏与翻滚运动之数值研究。版次。E、 86年(2012年)
[20] 康斯勒,V。;塞格雷,E。;Steinberg,V.,时间依赖性伸长流动中的囊泡动力学:起皱不稳定性,物理。版次。利特。,99年,(2007年)
[21] 科拉杜兹,E.M。;Salac,D.,囊泡跨膜电压的数值模型,应用。数学。利特。,39,7-12,(2015年)·Zbl 1320.78015号
[22] 科拉杜兹,E.M。;Salac,D.,《三维囊泡的电流体力学:数值方法》,暹罗科学杂志。计算机。,37,B473-B494,(2015年)·Zbl 1320.74112
[23] 科拉杜兹,E.M。;Salac,D.,三维囊泡在直流电场中的动力学,物理。版次。E、 92,(2015年)
[24] 拉达哈里,A。;萨拉米托,P。;Misbah,C.,惯性抑制小泡翻滚,Phys。流体,24,(2012)
[25] 赖明明。;曾浩,等著,具奇异力斯托克斯流动之浸入式介面方法之简单实现,计算。流体,3799-106,(2008)·兹布1194.76179
[26] 李,Z。;Ito,K.,《浸入式界面法》(2006),暹罗
[27] 刘克。;李,S.,囊泡起皱的非线性模拟,数学。方法应用。科学。,371093-1112,(2014年)·Zbl 1290.35344
[28] 麦克唐纳,哥伦比亚特区。;Ruuth,S.J.,曲面上偏微分方程数值解的隐式最近点法,暹罗J.Sci。计算机。,3164330-4350,(2009年)·Zbl 1205.65238
[29] 梅尔彻,J.R。;Taylor,G.I.,电流体力学:界面剪切应力作用的回顾,年。版次。流体力学。,1111年(1969年)
[30] 加州麦康奈尔。;米克西斯,M。;Vlahovska,P.M.,直流电场中的囊泡电流体力学,IMA J.Appl。数学。,2013年1月21日·兹布1282.76200
[31] 加州麦康奈尔。;弗拉霍夫斯卡,下午。;Miksis,M.J.,均匀电场中的囊泡动力学:平方和呼吸,软物质,114840-4846,(2015)
[32] 恩圭亚,H。;杨永恩,交流电场中球状囊泡的平衡电变形,物理。版次。E、 88年(2013年)
[33] 罗素,D。;王志杰,二维不可压缩粘性流中多个运动物体的笛卡尔网格法,计算机。物理。,2003年,第177-191页·Zbl 1160.76389号
[34] 风险,K.A。;Dimova,R.,高时间分辨率观察的巨大囊泡的电变形和穿孔,生物物理。J、 ,881143-1155,(2005年)
[35] 萨迪克,医学硕士。;李,J。;山,J.W。;史里伯,华盛顿特区。;林浩,强直流电场作用下囊泡变形与穿孔,物理。版次。E、 83年,(2011年)
[36] Saville,D.A.,电流体力学:Taylor-melcher漏介质模型,年。版次。流体力学。,29,27,(1997年)
[37] 施瓦贝,J.T。;弗拉霍夫斯卡,下午。;米克西斯,M.J.,囊泡电流体力学,物理学。版次。E、 83年,(2011年)
[38] 塞维特,J。;米克西斯,M.J。;许志明,等,直流电场中仿生膜的稳定性,流体力学杂志。,706,58-70,(2012年)·兹布1275.76231
[39] Salipante,P.F。;Vlahovska,P.M.,直流电脉冲中的囊泡变形,软物质,103386-3393,(2014)
[40] Y、 胡永福,金永康,黎明明,三维泡囊动力学模拟之浸入式边界法,提交出版·Zbl 1351.76183
[41] 泰勒,G.I.,《电流体动力学研究》,I:电场作用下水滴产生的循环,Proc。R、 Soc。隆德。爵士。A、 数学。物理。科学。,291159年(1966年)
[42] Trefethen,L.N.,MATLAB中的光谱方法,(2000),费城暹罗·Zbl 0953.68643
[43] 弗拉霍夫斯卡,下午。;格雷西亚,R.S。;阿兰达·埃斯皮诺萨S。;Dimova,R.,交变电场中囊泡变形的电流体力学模型,生物物理。J、 ,964789-4803,(2009年)
[44] 基于浸入式界面法的迭代双流体压力求解器。计算机。物理。,12528-543,(2012年)·Zbl 1373.76200
[45] 杨,X。;张,X。;李,Z。;离散边界平滑技术在离散边界模拟中的应用。物理。,2287821-7836,(2009年)·Zbl 1391.76590
[46] 张杰。;扎恩,J.D。;谭,W。;林,H.囊泡电变形与弛豫的瞬态解,物理。流体,25,(2013)
[47] 张杰。;扎恩,J.D。;林浩,电场作用下液滴变形的瞬态解,物理。版次。E、 87年,(2013年)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项被试探性地匹配到zbMATH标识符,并且可能包含数据转换错误。它试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求匹配的完整性或精确性。