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粘弹性在粘液纤毛清除中的作用:流体动力学连续方法。 (英语) Zbl 07742520号

摘要:我们基于粘弹性粘液膜的连续描述提出了粘液纤毛清除的数值和分析预测,其中来自跳动纤毛的动量传递通过Bottier引入的Navier-slip边界条件表示等。(公共科学图书馆计算。生物。,第13卷,第(72017a)期,e1005552)。黏液粘弹性通过Oldroyd-B模型表示,其中松弛时间和粘度比已拟合到不同类型真实黏液的储存和损失模量的实验数据,从健康状态到疾病状态。我们数值求解了无惯性流的完全非线性控制方程,并通过两个极限的渐近展开得到了解析解:(i)弱粘弹性,即低Deborah数;(ii)低纤毛搏动幅度(CBA)。我们的所有方法都预测,随着纤毛搏动频率的增加,相对于牛顿参考值,粘液流速会下降。这种相对下降随着CBA和滑移长度的减小而增加。在疾病条件下,例如囊性纤维化的粘液特性,在生理频率范围内下降达到30%。在健康粘液的情况下,即使在非常高的频率下,也没有观察到显著的下降。这与Lauga的低振幅理论预测的微生物推进能力恶化形成对比(物理学。流体,第19卷,第8期,2007年,083104),这是由于与粘液纤毛间隙相关的更大拍幅和滑移长度。在纤毛搏动频率的生理范围内,低振幅预测对健康和疾病状态都是准确的。最后,我们发现通过多模Giesekus模型建模的剪切变薄并没有显著改变我们基于Oldroyd-B模型的弱粘弹性和低振幅预测。

理学硕士:

76倍 流体力学

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