T型分叉血管的定常/脉动流动和大分子传质

采用计算流体动力学方法,数值求解了T型分叉流动的定常/脉动流场和低密度脂蛋白(LDL)以及血清白蛋白(Albumin)的浓度分布。计算了雷诺数、主管和支管的流量比等参数对流场和大分子传质的影响,计算结果表明,流体动力学因素影响大分子的分布和跨壁渗透,在动脉硬化的发生和发展过程中起着重要的作用。在流动发生分离处,即支管入口外侧壁面剪应力变化最剧烈,这儿LDL和Albumin的壁面浓度变化也是最剧烈,是动脉硬化危险区。     

粘弹性流体流经作依赖时间运动伸展面的三维流动及其传质问题

研究粘弹性流体流经伸展面时的三维边界层流动．假定伸展面的运动速度依赖于时间．进一步考虑了更高阶次化学反应对传质的影响．应用同伦分析法(HAM)进行计算．精确地分析了所得级数解的收敛性．用图形讨论了各参数变化对速度和浓度的影响．还给出了面传质数值的计算,将所得结果与前人的数值解进行了比较．     

求解粘性流体和热迁移联立方程的迎风局部微分求积法

微分求积方法(DQM)已成功地应用于数值求解流体力学中的许多问题．但是已有的工作大多限于正规区域的流动问题,同时缺少用迎风机制来描述流体流动的对流特性．该文对一个不规则区域中的不可压缩层流和热迁移的耦合问题给出了一种具有迎风机制的局部微分求积方法,对通过边界和坐标不平行的收缩管道中的流体,只用少数网格点得到了比较好的数值解．和有限差分方法（FDM）相比较,这一方法具有计算工作量少、存储量小和收敛性好等优点．     

具有对流项的一类非线性椭圆型问题爆炸解的精确渐近行为

设Ω是RN中的有界光滑区域．应用Karamata正规变化理论和摄动方法.构造比较函数．得到了问题的解在边界附近的精确渐近行为和解的唯一性,其中g在无穷远处以指数1 ρ(ρ>0)正规变化．b在Ω内非负非平凡并且允许在边界为0．     

细菌堆浸中流动反应传热耦合过程数值模拟分析

针对辉铜矿微生物浸出过程进行数学建模,利用ComsolMultiphysics软件对浸堆中热量传递、氧气流动、目的金属离子分布以及氧化转化率等进行数值模拟分析．结果表明:沿堆体斜坡边界处氧的浓度较大,而在堆的中央部分,氧气的浓度非常小,导致这部分区域浸出反应缓慢;沿浸堆边坡处的温度偏低,温度最高的部分在底部区域附近靠近边坡位置处,且温度升高值超过6℃;矿堆底部靠近边坡区域目的金属离子浓度最高;靠近底部和斜坡部分,浸出反应速率快、氧化转化率高．矿堆的其余部分,因氧浓度低,导致浸出反应速率缓慢、氧化转化率低．     

冠状动脉狭窄情况下的非牛顿血液流动和大分子传质

针对冠状动脉狭窄的情况,采用数值模拟方法求解了牛顿流体与非牛顿流体(幂次律流体和Casson流体)的定常与脉动的流场。在此基础上,求解了LDL(低密度脂肪蛋白)和Albumin(血清白蛋白)的浓度场。根据计算结果,详细讨论了壁面剪应力、非牛顿流效应、分子大小等因素对大分子传质的影响;并对牛顿流体与非牛顿流体、定常流动与脉动流动的大分子浓度场进行了比较,这些结果对于了解动脉硬化成因与流动特性和大分子传质的联系提供了较为丰富的信息。     

钝体分离旋涡流动的区域分解、杂交数值模拟——Ⅰ.理论方法及其应用

为克服涡旋法不能精确预计物体附近小尺度流动结构的理论缺陷,减少高Reynolds数流动N-S方程差分解的困难,本文提出一种区域分解、杂交耦合N-S方程有限差分解及涡旋法的新的数值模型和理论方法.将流场分解为内外两区,在靠近物体表面、范围为O(R)的内区进行N-S方程有限差分解,外区作Lagrange-Euler涡旋法解,建立了分区流动的联结、耦合条件,给出了杂交耦合求解的数值计算方法.用本方法作了Re=10²,10³的圆柱绕流计算,考察了区域交界面位置变化时解的稳定性.与全场N-S方程解及实验结果的比较表明本文方法能精确预计流动分离及近场流动的详细结构,并可有效地计算流动的总体特性,且比全场N-S方程解显著节省机时和计算量.     

180°弯曲方管牛顿流体及一种非牛顿流体湍性流动的数值模拟

运用湍流k-ε模式及实测壁面函数分别模拟牛顿流体(清水)及一种非牛顿流体(聚合物稀薄减阻溶液)流经180°弯曲方管的湍性流动,取得与实测速度分布吻合较好的结果.对于湍流模式对存在大涡的复杂流动的适应性,根据计算和试验结果进行了分析和讨论.     

二维拟定常可压流Euler方程组的简单波

简单波是这样的流动,它在像空间中的像是一条曲线．“简单波理论是除基本流动结构以外构造流动问题的解的基础”,见Courant和Friedrichs的经典著作《超声速流与冲击波》．该文主要研究二维拟定常可压流Euler方程组的简单波的几何结构.根据这些几何诠释,还构造了绕一拟流线弯曲部的疏散和压缩的简单波流动结构．这种流动结构将作为一个局部流动结构出现在4个接触间断的Riemann问题的整体解中．     

基于深海卷管铺设的海管椭圆度分析

深水海管在使用卷管铺设时,海管截面变形较大,产生椭圆化现象,降低了海管的弯曲能力,甚至使海管发生失稳及局部屈曲．利用应变能法和Ritz法建立了海管椭圆度理论求解方法．用有限元软件ABAQUS对有初始弯曲曲率及无初始弯曲曲率的海管分别进行了非线性有限元分析,并与modified Brazier方法及modified von Kármán方法得到的结果进行了比较．由以上几种方法得到的计算结果基本吻合．再次利用有限元软件对海管椭圆度的敏感参数进行了分析,多组结果显示椭圆度受海管管径、壁厚、初始弯曲曲率、弯曲曲率等参数的影响,并得到了椭圆度随海管几何参数变化的规律．椭圆度的研究为深海卷管铺设提供了理论基础.     

考虑到渗透效应的一种血液流动的计算方法

得到了定常情况下,狗二分叉动脉横截面的三维Navier＿Stokes方程的有限元处理方法,并考虑到管壁的渗透影响,数值方法还包括直角坐标和曲线坐标的变换·　详细讨论了渗透性影响下的定常流、分叉流以及切应力情况·　以分支和主干血管的速度比为参量,计算雷诺数为1000情况下管壁切应力,数值结果和先前的实验结果符合得很好·　该文的工作是Sharma等(2001)工作的改进,使计算量更小,能够处理的雷诺数范围更大·     

血液自然分布单位全面血液关系流的实现与维护

在全面关系流管理理论的基础上,研究人体血液自然分布单位组织全面血液关系流的实现与维护.实现关系流应该从关系流的性质、时间约束、血液自然分布单位的状态与行为,以及可行性等方面综合考虑.当全面关系流建立起来后,人体组织就基于血液关系流建立起自然法则,当血液关系流不再适用时,相关的血液自然分布单位需进行关系流的再设计,以适应新的组织行为.     

圆锥形血管中的振荡发展流动

本文在小锥度角的假设下,研究了圆锥形血管的非定常振荡的发展流动问题.导得了相应的速度分布公式.分析表明,所有收缩的圆锥形血管的流动都是发展流动,而且锥度角对发展流动的影响随着锥度角的增大而增大.     

主动脉弓及分支血管内非稳态血流分析

运用流体力学中的三维非定常Navier-Stokes方程作为血液流动的控制方程,并采用计算流体力学方法对人体主动脉弓及分支血管内非Newton(牛顿)血液黏度模型下血流进行瞬态数值模拟.分析了一个心动周期内不同时刻血流动力学特征参数的分布对动脉粥样硬化斑块形成的影响,并与Newton血液黏度模型下的血管壁面压力和壁面切应力特征参数进行对比.结果表明:与Newton血液模型相比,非Newton血液模型下血流分布更符合真实血流特性;在心动收缩期,分支血管外侧壁附近存在面积较大的低速涡流区,该区域内血管壁面压力与壁面切应力具有较大的变化量,血液中的血小板、脂质和纤维蛋白等易沉积,血管内壁易疲劳损伤并发生血管重构,促使动脉粥样硬化斑块形成;而在心动舒张期,分支血管内血流速度分布均匀,血管壁面压力与壁面切应力变化量较小,血管壁受到较小的应力作用,对动脉粥样硬化斑块形成的作用较小.     

动脉中血液脉动流的一种分析方法

动脉中的血液流动被分解为平衡状态(相当于平均压定常流状态)和叠加在平衡状态上的周期脉动流,利用Fung的血管应变能密度函数分析血管壁在平衡状态下的应力-应变关系,确定相对于平衡状态血管作微小变形所对应的周向弹性模量和轴向弹性模量,并建立在脉动压力作用下相应的管壁运动方程,与线性化Navier-Stokes方程联立,求得血液流动速度和血管壁位移的分析表达式,详细讨论血管壁周向和轴向弹性性质差异对脉博波、血液脉动流特性以及血管壁运动的影响.     

A DLM/FD/IB Method for Simulating Compound Cell Interacting with Red Blood Cells in a Microchannel

In this article, a computational model and related methodologies have been tested for simulating the motion of a malaria infected red blood cell (iRBC for short) in Poiseuille flow at low Reynolds numbers. Besides the deformability of the red blood cell membrane, the migration of a neutrally buoyant particle (used to model the malaria parasite inside the membrane) is another factor to determine the iRBC motion. Typically an iRBC oscillates in a Poiseuille flow due to the competition between these two factors. The interaction of an iRBC and several RBCs in a narrow channel shows that, at lower flow speed, the iRBC can be easily pushed toward the wall and stay there to block the channel. But, at higher flow speed, RBCs and iRBC stay in the central region of the channel since their migrations are dominated by the motion of the RBC membrane.     

Moving-centre monotonicity formulae for minimal submanifolds and related equations

Monotonicity formulae play a crucial role for many geometric PDEs, especially for their regularity theories. For minimal submanifolds in a Euclidean ball, the classical monotonicity formula implies that if such a submanifold passes through the centre of the ball, then its area is at least that of the equatorial disk. Recently Brendle and Hung proved a sharp area bound for minimal submanifolds when the prescribed point is not the centre of the ball, which resolved a conjecture of Alexander, Hoffman and Osserman. Their proof involves asymptotic analysis of an ingeniously chosen vector field, and the divergence theorem.In this article we prove a sharp ‘moving-centre’ monotonicity formula for minimal submanifolds, which implies the aforementioned area bound. We also describe similar moving-centre monotonicity formulae for stationary p-harmonic maps, mean curvature flow and the harmonic map heat flow.     

Numerical Simulation of Red Blood Cell Suspensions Behind a Moving Interface in a Capillary

Computational modeling and simulation are presented on the motion of red blood cells behind a moving interface in a capillary. The methodology is based on an immersed boundary method and the skeleton structure of the red blood cell (RBC) membrane is modeled as a spring network. As by the nature of the problem, the computational domain is moving with either a designated RBC or an interface in an infinitely long two-dimensional channel with an undisturbed flow field in front of the computational domain. The tanking-treading and the inclination angle of a cell in a simple shear flow are briefly discussed for the validation purpose. We then present and discuss the results of the motion of red blood cells behind a moving interface in a capillary, which show that the RBCs with higher velocity than the interface speed form a concentrated slug behind the moving interface.