细胞悬浮流动多尺度数值研究

It is important to understand the biophysical and pathological behavior by studying on the flow-induced deformation, interaction, migration, aggrestion and destruction of cells. In the current proposal, A multi-scale scheme will be established by revising and upgrading the exiting LBM-DLM scheme and the cell models. The updated algorithm will be applied in two aspects: in the cell level scope, the behavior of red blood cell and white blood cell including the cell adhension, the interaction between cells, the cell aggression, and the migration in turbulent flow and pipes with complex geometry will be investigated.In the macrosopic of the flow, this project will focus on the rheology properties of the suspension and the cell distribution in the flow field.

研究流动导致的细胞变形、迁移、聚集和破坏现象对于理解细胞在生理和病理方面的行为具有重要意义。本项目将在改进和完善LBM-DLM算法以及相关的细胞模型的基础上，形成一套多尺度模拟细胞悬浮液的算法。从微观方面研究红细胞和白细胞在血液流动中的运动现象，包括细胞在壁面的粘附、细胞间的相互作用、细胞在湍流和复杂管道流动中的迁移和变形、细胞的聚集形式；从宏观方面研究及细胞对细胞悬浮液的流变特性的影响以及流场中的细胞分布规律。

研究流动导致的细胞变形、迁移、聚集和破坏现象对于理解细胞在生理和病理方面的行为具有重要意义。本项目的研究工作包括以下方面的内容：. 1）完善现有的格子波尔兹曼-虚拟区域方法，建立了一套能多尺度模拟和分析细胞的变形、运动的计算模型，能够适用比较广的范围，包括三维问题，多细胞相互作用，复杂流场几何外形等方面。. 2）完成了并行的LES湍流计算代码；完成了并行的多细胞计算代码的编制、调试和验证。. 3）通过数值计算研究流动导致的细胞行为，研究了细胞-细胞，细胞-壁面的相互作用，细胞在流动中的相互影响，管道壁面形状对细胞的影响；分析了细胞膜的本构关系对流动导致的细胞变形的影响；细胞聚集的形态分析和成因；含细胞的悬浮液的流变性质和细胞在流场中的分布特性等方面。.通过本项目的研究工作，对处理动边界的流固耦合的数值方法具有参考价值；关于红细胞悬浮液的分析可以加深对相关的血液流动物理机制的理解，从而提高与之联系的血液生理行为的认识。