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刘永锦;刘亚玲;大卫·法雷尔;露西·张;王，X.谢尔顿;福井、吉雄;尼勒什·巴坦卡;张永杰;Chandrajit巴贾杰;Lee，Junghoon先生;Hong，Juhee（朱熙·洪）;陈新余;徐华益

浸没有限元方法及其在生物系统中的应用。 （英语） Zbl 1178.76232号

计算。方法应用。机械。工程师。 195，编号13-161722-1749（2006）; 勘误表195，第33-36、4655号（2006年）。
摘要：本文总结了最近发展起来的浸入式有限元方法及其在生物系统建模中的应用。这项工作受到T.J.R.休斯教授在解决流体-结构相互作用问题方面的开创性工作的启发。在IFEM中，拉格朗日实体网格在跨越整个计算域的背景欧拉流体网格之上移动。因此，网格生成大大简化。此外，采用有限元方法对流体和固体域进行建模，并利用再生核粒子法（RKPM）δ函数插值速度和力分布，从而实现流体和固体子域之间的连续性。该方法用于研究人体心血管系统中遇到的流体-结构相互作用问题。目前，心脏模型正在构建中，血管成形支架的部署过程已被模拟。本文介绍了单核细胞和血小板沉积的一些初步结果。对血液流变学，特别是红细胞（RBC）簇的剪切速率依赖性去聚集和可变形细胞的运输进行了建模。此外，IFEM与电动力学相结合，研究纳米/生物丝组装的机制，以了解细胞运动。

引用于96文件

MSC公司：

76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
76Z05个 生理流
74层10 流固相互作用（包括气动和水弹性、孔隙度等）
76周05 磁流体力学和电流体力学
92立方厘米 生物力学
92-08 生物问题的计算方法

关键词：

浸入式有限元法;再生核质点法;流体-结构相互作用;细胞骨架动力学;红细胞;聚合;血栓形成;心血管系统;微循环;纳米机电传感器;细胞运动;外科矫正程序
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\textit｛W.K.Liu｝等人，计算机。方法应用。机械。Eng.195，No.13--16，1722---1749（2006；Zbl 1178.76232）
全文： 内政部 链接

参考文献：

[1] Tezduyar，T.E.，《不可压缩流计算的稳定有限元公式》，Adv.Appl。机械。，28, 1-44 (1992) ·Zbl 0747.76069号
[2] Tezduyar，T.E.，移动边界和界面流动问题的有限元方法，Arch。计算。方法工程师，8，2，83-130（2001）·Zbl 1039.76037号
[3] A.韦尔塔。；Liu，W.K.，大自由面运动粘性流，计算。方法应用。机械。工程，69，277-324（1988）·Zbl 0655.76032号
[4] 休斯·T·J·R。；刘伟凯。；Zimmerman，T.K.，《不可压缩粘性流的拉格朗日-欧拉有限元公式》，计算。方法应用。机械。工程，29，329-349（1981）·Zbl 0482.76039号
[5] Liu，W.K.，《流体-结构相互作用的有限元程序及其在液体储罐中的应用》，Nucl。工程设计。，65, 221-238 (1981)
[6] 刘伟凯。；Gvildys，J.，储罐与偏心堆芯吊篮的流体-结构相互作用，计算。方法应用。机械。工程，58，51-77（1986）·Zbl 0595.73045号
[7] 刘伟凯。；Ma，D.C.，流体-结构相互作用问题的计算机实现方面，计算机。方法应用。机械。工程，31129-148（1982）·Zbl 0478.73061号
[8] 瓦格纳，G.J。；Ghosal，S。；Liu，W.K.，使用润滑理论溶液浓缩进行颗粒流模拟，国际期刊数值。方法工程，56，9，1261-1289（2003）·Zbl 1032.76037号
[9] 瓦格纳，G.J。；Moës，北。；刘伟凯。；Belytschko，T.B.，斯托克斯流中刚性粒子的扩展有限元法，国际J·数值。方法工程，51，3，293-313（2001）·Zbl 0998.76054号
[10] 胡海华。；北卡罗来纳州帕坦卡。；Zhu，M.Y.，使用任意拉格朗日-欧拉技术对流体-固体系统进行直接数值模拟，J.Compute。物理。，169, 427-462 (2001) ·Zbl 1047.76571号
[11] 约翰逊，A。；Tezduyar，T.E.，三维流动模拟的高级网格生成和更新方法，计算。机械。，23, 130-143 (1999) ·Zbl 0949.76049号
[12] Peskin，C.S.，《心脏血流的数值分析》，J.Compute。物理。，25220-252（1977年）·Zbl 0403.76100号
[13] Peskin，C.S。；McQueen，D.M.，心脏血流的三维计算方法。I.粘性不可压缩流体中的浸没弹性纤维，J.计算。物理。，81, 2, 372-405 (1989) ·Zbl 0668.76159号
[14] Peskin，C.S。；McQueen，D.M.，计算生物流体动力学，康特姆。数学。，141, 161-186 (1993) ·Zbl 0786.76108号
[15] McQueen博士。；Peskin，C.S.，用于计算跳动哺乳动物心脏血流的浸没边界法的共享内存并行向量实现，J.Supercomput。，11, 213-236 (1997)
[16] 张，L。；Gerstenberger，A。；王，X。；刘伟凯，浸没有限元法，计算。方法应用。机械。工程，193，21-22，2051-2067（2004）·Zbl 1067.76576号
[17] 王，X。；Liu，W.K.，使用FEM和RKPM的扩展浸没边界法，计算。方法应用。机械。工程，193，12-14，1305-1321（2004）·兹比尔1060.74676
[18] 休斯·T·J·R。；Franca，L.P。；Balestra，M.，计算流体动力学的一种新的有限元公式：V.避开Babus̆ka-Brezzi条件：Stokes问题的稳定Petrov-Galerkin公式，适应等阶插值，计算。方法应用。机械。工程，59，85-99（1986）·Zbl 0622.76077号
[19] Peskin，C.S.，浸没边界法，数值学报。，11, 479-517 (2002) ·Zbl 1123.74309号
[20] Wang，X.，关于浸没边界法中的离散δ函数和力计算，（Bathe，K.J.，计算流体和固体力学（2003），Elsevier），2164-2169
[21] 刘伟凯。；S·6月。；张永福，《再生核粒子方法》，国际数学家杂志。液体方法，201081-1106（1995）·Zbl 0881.76072号
[22] 刘伟凯。；陈，Y。；Uras，R.A。；Chang，C.T.，广义多尺度再生核粒子方法，计算。方法应用。机械。工程，139，91-158（1996）·Zbl 0896.76069号
[23] 李，S。；Liu，W.K.，无网格和粒子方法及其应用，Appl。机械。修订版，55，1-34（2002）
[24] 李，S。；Liu，W.K.，无网格粒子方法（2004），Springer-Valerg·Zbl 1073.65002号
[25] 萨阿德，Y。；Schultz，M.H.，GMRES:求解非对称线性系统的广义最小残差算法，SIAM J.Sci。统计计算。，7, 3, 856-869 (1986) ·Zbl 0599.65018号
[26] 张，L。；瓦格纳，G.J。；Liu，W.K.，大型CFD的边界富集并行无网格方法，J.Compute。物理。，176, 483-506 (2002) ·Zbl 1060.76096号
[27] Jones，T.B.，《粒子的电磁学》（1995），剑桥大学出版社：剑桥大学出版社纽约
[28] Solomentsev，Y。；博默，M。；Anderson，J.L.，《电泳沉积过程中的粒子聚集和图案形成：流体动力学模型》，Langmuir，136058-6068（1997）
[29] 北卡罗来纳州夏尔马。；Patankar，N.，《使用波动流体动力学方程对粒子布朗运动进行直接数值模拟》，J.Compute。物理。，201, 2, 466-486 (2004) ·Zbl 1061.76086号
[30] Fung，Y.C.，《生物力学：循环》（1996），斯普林格·弗拉格·Zbl 0366.73091号
[31] W.K.Liu，X.Chen，X.Wang，Y.Zhang，C.Bajaj，T.Hughes，使用浸没连续介质方法研究三维心脏模型，ICES技术报告，2004。；W.K.Liu，X.Chen，X.Wang，Y.Zhang，C.Bajaj，T.Hughes，使用浸没连续介质方法对三维心脏模型的研究，ICES技术报告，2004年。
[32] M.Gay，L.Zhang，W.K.Liu，使用浸入式有限元法进行支架部署，计算。方法应用。机械。工程，2005年，接受出版。；M.Gay，L.Zhang，W.K.Liu，使用浸入式有限元法进行支架部署，计算。方法应用。机械。工程，2005年，接受出版·Zbl 1175.74081号
[33] 刘，Y。；张，L。；王，X。；Liu，W.K.，Navier-Stokes方程与蛋白质分子动力学的耦合及其在血液动力学中的应用，国际数值杂志。方法流体，461237-1252（2004）·Zbl 1135.92302号
[34] Fogelson，A.，研究凝血过程中血小板粘附和聚集的数学模型和数值方法，J.Compute。物理。，56, 111-134 (1985) ·Zbl 0558.92009号
[35] Wang，N.T。；Fogelson，A.，血小板聚集连续模型的计算方法，J.Compute。物理。，151, 649-675 (1999) ·Zbl 0981.92005号
[36] 泰勒，C.A。；休斯·T·J·R。；Zarins，C.K.，动脉血流的有限元建模，计算机。方法应用。机械。工程，158155-196（1998）·Zbl 0953.76058号
[37] 戴蒙德，S.L.，流动人体血液的反应复杂性，生物物理学。J.，80，1031-1032（2001）
[38] Neu，B。；Meiselman，H.J.，聚合物溶液中损耗介导的红细胞聚集，生物物理。J.，83，11月，2482-2490（2002）
[39] Yumura，S。；Fukui，Y.，网柄菌胞质分裂和运动期间肌动蛋白浓度的时空动力学，细胞科学杂志。，111, 2097-2108 (1998)
[40] 福井，Y。；de Hostos，E.L。；Yumura，S。；Yumura，T.K。；Inoue，S.，真足纲的结构动力学表明其在网柄菌侵入性运动中的作用，《实验细胞研究》，249，33-45（1999）
[41] 刘永康，徐浩，N.Patankar，刘文凯，细胞迁移的三维模拟，准备中。；刘永康，徐浩，N.Patankar，刘文凯，细胞迁移的三维模拟，准备中。
[42] Mogilner，A。；Oster，G.，肌动蛋白聚合驱动的细胞运动，生物物理学。J.，71，6，3030-3045（1996）
[43] 米奇逊，T.J。；Cramer，L.P.，基于肌动蛋白的细胞运动和细胞运动，《细胞》，84，3，371-379（1996）
[44] 希茨，M.P。；Felsenfeld，D。；加尔布雷思，C.G。；Choquet，D.，细胞迁移为五步循环，细胞行为：控制机构运动性，65，233-243（1999）
[45] Gracheva，M.E。；Othmer，H.G.，阿米巴细胞运动的连续模型，公牛。数学。生物学，66，1，167-193（2004）·兹比尔1334.92055
[46] Stossel，T.P.，《论动物细胞的爬行》，《科学》，260，5111，1086-1094（1993）
[47] Fukui，Y.，《细胞运动的新概念：变形虫运动和细胞分裂中的细胞骨架动力学》，细胞国际评论。，144, 85-127 (1993)
[48] Chang，K.C。；三通，D.F.J。；Hammer，D.A.，《流动条件下细胞粘附状态图：白细胞滚动和牢固粘附》，Proc。国家。阿卡德。科学。美国，97，21，11262-11267（2000）
[49] Dembo，M。；托尼，哥伦比亚特区。；萨克斯曼，K。；Hammer，D.，《膜与表面粘附和分离的反应限制动力学》，Proc。伦敦皇家学会，23455-83（1988）
[50] 董，C。；曹，J。；斯特鲁布尔，E.J。；Lipowsky，H.W.，《剪切流中白细胞变形和粘附内皮的力学》，《生物医学年鉴》。工程，27，3，298-312（1999）
[51] 石岛，A。；Doi，T。；樱田，K。；Yanagida，T.，体外肌动球蛋白的亚牛顿力波动，《自然》，352301-306（1991）
[52] Sastry，S.K。；Burridge，K.，局灶性粘连：细胞内信号传导和细胞骨架动力学的关系，实验细胞研究，261，25-36（2000）
[53] 刘伟凯。；Karpov，E.G。；张，S。；Park，H.S.，《计算纳米力学和材料导论》，《计算》。方法应用。机械。工程，193，17-20，1529-1578（2004）·Zbl 1079.74506号
[54] Chung，J.Y。；Lee，K.H.（Lee，K.H.）。；Lee，J.H。；Ruoff，R.S.，《走向碳纳米管的大规模集成》，Langmuir，20，8，3011-3017（2004）
[55] J.Chung，J.Lee，R.S.Ruoff，W.K.Liu，通过微加工实现碳纳米管的纳米间隙制造和集成。固态传感器、致动器和微系统研讨会，希尔顿海德，南卡罗来纳州，2002年6月2-6日。；J.Chung，J.Lee，R.S.Ruoff，W.K.Liu，通过微加工实现碳纳米管的纳米间隙制造和集成。固态传感器、致动器和微系统研讨会，希尔顿海德，南卡罗来纳州，2002年6月2-6日。
[56] J.Chung，J.Lee，R.S.Ruoff，W.K.Liu，单多壁碳纳米管在微系统上的集成，ASME会议，IMECE202-33325，路易斯安那州新奥尔良，2002年11月17-22日。；J.Chung，J.Lee，R.S.Ruoff，W.K.Liu，单多壁碳纳米管在微系统上的集成，ASME会议，IMECE202-33325，路易斯安那州新奥尔良，2002年11月17-22日。
[57] 刘彦，钟敬杰，刘文凯，鲁夫，纳米线介电泳组装的三维模拟与实验，2005，制备中。；刘彦、钟敬杰、刘文凯、鲁夫，纳米线介电泳组装的三维模拟与实验，2005年，在制备中。
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