磁性靶向药物递送中铁磁流体的动力学建模

在所有人体内进行的药物递送技术中,磁性药物靶向递送治疗由于其非入侵性和高靶向性而成为主要的方法．磁性药物靶向递送是将药物装载到磁性纳米颗粒上,利用外部磁场使其移动并聚焦在靶部位的方法．该法能提高靶部位药物的浓度,降低药物对正常组织的毒副作用．尽管已经有不少磁性靶向药物递送的理论分析,但是很少有人研究磁流体在血管里的流体动力学模型．该文提出了一个数学模型来描述作为药物载体的铁磁流体在外磁场作用下,在血管里的流体动力学特性,并在模型中增加了磁场力以及由此产生的不对称应力,增加了磁性纳米颗粒在磁场作用下的角动量方程．由于运动方程的数学复杂性,通过保留数学模型里物理特性最显著项来获得工程近似．用计算流体力学（CFD）进行数值仿真,分析了铁磁流体在一个模拟动脉瘤血管的三维管道里的流动状况,来进一步理解铁磁流体的临床应用．仿真结果和动物实验相一致．分析结果对于磁性靶向药物递送的各种应用提供了可参考的数据．     

精确计算Bingham流体圆管层流压降及速度分布规律的新方法

Bingham(宾汉)模型情况下,多采用通用公式进行圆管层流压降的解析计算,即将Bingham模型本构方程代入粘性流体圆管层流流动通用公式进行计算,仅能得到压降的解析解.新方法结合Bingham流体本构方程与运动方程,建立有关力学平衡方程,并运用代数方程的根式解理论对圆管层流流动时的非线性方程进行求解,可直接求得Bingham流体圆管层流压降及速度流核区半径的解析解,进一步可求得圆管层流速度解析解;Bingham流体圆管层流速度的直接影响因素为流量、塑性粘度和屈服值,研究发现速度流核宽度与屈服值成正比,与流量及塑性粘度成反比,且流核的宽度越大,流核区的速度越小.     

多孔介质平板通道发展传热中非局部热平衡时的温度分布特征

研究了多孔介质平板通道中,Darcy流体发展传热强迫对流非局部热平衡下,固相骨架和孔隙流体的温度分布特征．考虑流体流动方向的热传导以及固相和流相相互作用的粘性耗散,根据非局部热平衡的两能量方程模型,得到了常壁温度时多孔介质固相骨架温度和孔隙流体温度的解析解．证明了当两相间的热交换系数趋于无穷大时,两能量方程的温度解趋于局部热平衡时一能量方程的温度解．针对不同的无量纲参数,给出了固相和流相的温度分布状态,通过参数研究,揭示了非局部热平衡强迫对流时温度对无量纲参数的依赖关系．     

二阶非牛顿流体环管流动解析解

本文采用积分变换的方法,找到了一类非牛顿流体在环形管道中不定常流动的解析解,并进行了数值计算,详尽分析了非牛顿性系数和其他各参数对二阶流体不定常流动的影响.指出当二阶流体非牛顿系数相同时,环管流与一般管流相比达到稳定的特征时间较短,并且相应的速度分布、平均速度分布的数值均较小,在外半径相同时,环管流内壁的剪应力较之一般管流,其大小随内半径的大小而变,环管流的外壁剪应力总相应地小于内壁剪应力.     

血液流动模拟方法对比分析

对现有主要血液流动模拟方法进行了对比研究.以单个直血管为研究对象,分别用牛顿单相流模型、非牛顿单相流模型、液固两相流剪切稀化模型、液固两相流颗粒动力学模型和血液两相流修正模型计算了血液流场,然后对比了五种模型模拟得到的血液动力学参数:血液流速、红细胞体积分数、流体粘度和壁面剪切应力.结果表明:血液组成和粘度方程的选择对血液速度场计算结果有明显影响;流体本构方程和升力公式对壁面剪切应力计算结果均有明显影响;液固两相流颗粒动力学模型计算得到的血液粘度远偏离正常的血液粘度,模型不适用于模拟稳态血液流动;血液两相流修正模型可以较准确模拟红细胞在血管内的径向分布及其影响.研究结果可为今后相关研究中血液模拟方法的选择提供指导.     

非牛顿幂律流体球向不定常渗流

本文研究了弱压缩非牛顿幂律流体球向不定常渗流,导出了抛物型偏微分非线性方程.球向扩散方程是其特殊情况.用Laplace变换的方法,找到了线性化后方程的解析解和渐近解.用影响半径的概念和平均值方法求得了近似解.渐近解和近似解的结构是相似的,从而丰富了非牛顿流体一维不定常渗流的理论.     

DTM-BF方法和可渗透收缩壁面上带滑移速度的非稳态磁流体力学流动

研究了运动的粘性导电流体中可渗透收缩壁面上非稳态磁流体边界层流动,利用解析和数值方法对问题进行了研究,并考虑了壁面速度滑移的影响．提出了一个新的解析方法（DTM-BF）,并将其应用于求解带有无穷远边界条件的非线性控制方程的近似解析解．对所有的解析结果和数值结果进行了对比,结果显示两者非常吻合,从而证明了DTM-BF方法的有效性．另外,对不同的参数,得到了控制方程双解和单解的存在范围．最后,分别讨论了滑移参数、非稳态参数、磁场参数、抽吸/喷注参数和速度比例参数对壁面摩擦、唯一解速度分布和双解速度分布的影响．     

非牛顿流体非定常旋转流动计算机智能解析理论

计算机符号运算科学是人工智能的前沿方向。计算机软件Macsyma是完成符号运算的有力工具。应用德国Darmstadt大学的计算机软件Macsyma、与数学方法和流变学模型结合,研究了Oldroyd B流体由一类定常状态向另一定常状态转变的非定常流动过程。采用改进的Kantorovich方法和符号运算软件,把该问题的3阶偏微分方程的初、边值问题化为各级近似的2阶常微分方程问题。并给出了1级、2级和3级近似方程的解析形式解答。该研究表明了计算机符号处理解决应用数学和力学问题的潜力,同时指出了由一定常状态向另一定常状态转变的非牛顿流动过程,可以经历无限多途径,这一现象是由于本构方程的非线性性质引起的。     

含高次逆幂的矩阵方程对称解的双迭代算法

本文研究了在控制理论和随机滤波等领域中遇到的一类含高次逆幂的矩阵方程的等价矩阵方程对称解的数值计算问题.采用牛顿算法求等价矩阵方程的对称解,并采用修正共轭梯度法求由牛顿算法每一步迭代计算导出的线性矩阵方程的对称解或者对称最小二乘解,建立了求这类矩阵方程对称解的双迭代算法,数值算例验证了双迭代算法是有效的.     

纳米流体在粘性耗散和Newton传热组合影响下的Sakiadis流动分析

就两类以水为基本流体的Newton纳米流体:内含金属颗粒铜(Cu),或者非金属颗粒二氧化钛(TiO2),研究粘性耗散和Newton传热对移动平板边界层流动的组合影响.利用相似变换,将偏微分的控制方程转换为常微分方程组,并用Runge-Kutta-Fehlberg法和打靶法,对其进行数值求解.由此得到结论,随着纳米颗粒体积分数和Newton传热的增加,移动平板表面的热交换率也增加,但是,随着Brinkmann数的增加,移动平板表面的热交换率反而减小.此外,纳米工作流体Cu-水的移动平板表面热交换率,高于纳米工作流体TiO2-水.     

热泳和Brown运动对太阳能辐射下热分层纳米流体边界层流动的影响

在太阳辐射下的纳米流体中,数值地研究竖向延伸壁面具有可变流条件时的层流运动.使用的纳米流体模型为,在热分层中综合考虑了Brown运动和热泳的影响.应用一个特殊形式的Lie群变换,即缩放群变换,得到相应边值问题的对称群.对平移对称群得到一个精确解,对缩放对称群得到数值解.数值解依赖于Lewis数、Brown运动参数、热分层参数和热泳参数.得到结论:上述参数明显地影响着流场、温度和纳米粒子体积率的分布.显示出纳米流体提高了基流体热传导率和对流的热交换性能,基流体中的纳米粒子还具有改善液体辐射性能的作用,直接提高了太阳能集热器的吸热效率.     

双筒流变仪中广义二阶流体运动分析

将分数阶导数运算引入二阶流体本构方程,研究双筒流交仪中的流动特征.先求山了1/2阶导数情况下的解析解.用以验证Laplace数值反演的Crump方法的有效性,然后用Crump方法分析这种环管旋转流动 结果表明粘弹性特征越明显的流体,其速度与应力对分数导数的阶数越具有敏感性.另外,引入Crump数值反演法,成功地分析了所提出的问题.给二阶流体的实验测试工作提供了解析模型和分析手段.     

环空管内粘弹性流体不定常旋转流的解及流动特性分析

本文用Hankel积分变换法分别求得二阶流体和Maxwell流体在环管内不定常旋转流运动方程的解析解,据此可以分析环管内旋转速度和切应力的分布与变化特征;流体物性参数、管道环隙大小等参量在解析公式中有明确反映,便于定性分析和讨论,本解可以为钻探工程和高分子加工工艺的设计提供理论依据,另外还可用来分析双筒粘度计的流动状态和应力特征,拟合曲线,确定材料的粘弹性参数,在对这种流体进行特性分析时,我们发现,Maxwell流体的旋转流动在起动初期表现为方波振荡,振动的幅度和周期随Ha(物质常数)的增大而增大,此种现象还是首次发现,可能对实际应用有一定的意义。     

Chebyshev谱方法研究非稳态Maxwell流体在轴向余弦振荡圆柱上的斜驻点流动北大核心CSCD

研究了非稳态Maxwell流体斜撞击轴向余弦振荡圆柱的斜驻点流动.首先,基于斜驻点流动特性,在柱面坐标系下求得关于压力的二阶常微分方程,对压强进行修正,建立了非稳态Maxwell流体在振荡圆柱上斜驻点流动的边界层模型.接着,合理的相似变换将模型转化,使用Chebyshev谱方法求得模型的数值解.结果表明,在贴近圆柱表面的流体随着圆柱体做周期性运动;圆柱的曲率越大越会使在同一时刻同一位置处的流体质点的速度越大;相反,非稳态参数及流体的记忆特性也会在更靠近圆柱壁面处阻碍流体流动.     

微极性流体在上下正交移动的渗透平行圆盘间的流动

分析了上下正交运动的两平行圆盘间的非稳态的不可压缩的二维微极性流体的流动．应用von Krmn类型的一个相似变换,偏微分方程组(PDEs)被转化成一组耦合的非线性常微分方程(ODEs)．应用同伦分析方法,得到方程的解析解,并且详细讨论了不同的物理参数,像膨胀率,渗透Reynolds数等,对流体的速度场的影响．     

Oldroyd B流体依时性管内流动的变分解析方法

在本文中，研究上随体Ｏｌｄｒｏｙｄ Ｂ流体在水平管内依时性流动，该问题可归结为无量纲速度分量三阶偏微分方程的初边值问题，采用改进的Ｋａｎｔｏｒｏｖｉｃｈ方法，将该方程化为各级近似的二阶常微分方程组的初值问题，通过Ｌａｐｌａｃｅ变换，求得其二阶常微分方程的解析解。在本文中，提出了变分解析的新概念，获得了二级近似变分解析解，其中包括常压力力梯度和周期性压力梯度两种情形，应用计算机符呈处理和Ｌａｐｌａｃ     

均匀自由流动的非牛顿流体中连续表面上的磁流体动力学流动和热传递

分析在平行自由流动的非牛顿黏弹性导电流体中,连续平展表面移动时的稳态流和热传递特性,该流动处于横向均匀磁场作用下.以二阶流体构建它的本构方程,得到了速度分布和温度断面图的数值结果.讨论了诸如黏弹性参数、磁场参数和Prandtl数等不同物理参数对诸种动量和热传递特性的影响,并给出相关图示.     

纳米流体在非线性伸展面上粘性流动及其热交换时的相似解

当含金属颗粒的粘性流体(即纳米流体)流过非线性伸展平面时,分析其边界层流动及其热交换.假设伸展速度是到原点距离的幂函数.将偏微分的控制方程及其相应的边界条件,简化为耦合的非线性常微分方程及其相应的边界条件.数值地求解所得到的非线性常微分方程.讨论了各相关参数(即Eckert数Ec,纳米颗粒的固体体积率和非线性伸展参数n)对问题结果的影响,并与先前文献所报道的结果进行了对比.研究了不同类型的纳米颗粒.发现纳米流体的流动特性随着纳米颗粒类型的改变而变化.     

半渗透涨缩管道内微极性流动解析求解

分析了半渗透涨缩管道内的微极性流体的流动．应用合适的相似变换,将控制方程转化为常微分方程组．为了得到该问题的解析解,应用同伦分析方法得到该问题的速度表达式．并且用图形分析了各个不同参数,特别是膨胀系数对速度场和微旋转角速度的影响．     

Unsteady Slip Flow and Heat Transfer Analysis of Oldroyd-B Fluid Over the Stretching Wedge北大核心CSCD

研究了在速度滑移现象存在下,上随体Oldroyd-B流体绕加热的楔形体的非稳态流动。采用松弛-延迟热通量模型,模拟了传热过程和热延迟时间对传热的影响,通过考虑浮升力、热辐射和对流换热边界条件,进一步研究了流动及传热特性。利用同伦分析方法获得常微分方程组的近似解析解,发现滑移参数的增大可以促进流体的流动,以及流体的温度随热辐射参数增大而升高。此外还发现,温度场在热松弛时间和热延迟时间中出现相反的变化趋势。