格子波尔兹曼-虚拟区域方法在流固耦合问题中的研究及应用

流固耦合现象在自然界和工程应用中广泛存在，数值模拟是研究这类现象的重要手段之一。基于非贴体网格的算法在处理复杂几何形状以及复杂变形方面具有独到的优势。本项目拟将申请人提出的主要用于非贴体网格的格子波尔兹曼－虚拟区域方法在应用范围上进一步推广，使之最终能适用于三维半浸没界面、多组分流体的流固耦合问题,并在计算效率和计算能力上进行完善。改进完善后的算法将用已有的实验和数值成果进行验证。然后拟将该方法用于模拟具有弹性管壁的管道流动和液囊与流体的相互作用（包括液囊在流动中的变形和迁移、液囊与管壁的相互作用、多个液囊之间的相互影响及液囊对流动特性的影响），以丰富对这两个具有重要生物力学背景的流固耦合现象的理解和认识。

流固耦合现象在自然界和工程应用中广泛存在，特别在生物力学领域，具有薄膜结构的流固耦合现象占有重要的比例。数值模拟是研究此类问题的重要研究手段之一。.本课题将格子玻尔兹曼-虚拟区域方法进行了推广，使之与从微观角度出发的粗粒化方法结合，能够求解三维、多流体组分、具有复杂边界和大变形的流固耦合问题，并对稳定性、收敛性和网格的限制进行了分析。.在此基础上，以红细胞为研究重点，分析了红细胞在管流、剪切流中的变形、迁移和运动的现象以及机理，探讨了相关的影响因素，包括流体和固体性质，流体组分，几何形状，细胞分布，壁面影响等等方面，得到了一些相关的规律。同时，对多个细胞的相互作用及其对悬浮液的流变特性影响进行了研究，对细胞水动力作用半径进行了估算。