红细胞在剪切流和管流中运动和变形的数值研究

发布时间：2020-10-15 07:35

　　 在人体内,红细胞个数占所有血细胞总数的99%,因此在某种程度上红细胞的性质决定了血液的性质。红细胞运动和变形影响着血液流动能力,如血栓的形成就是由红细胞的运动和变形异常引起的;红细胞运动和变形的异常也伴随着疾病的发生和恶化,如疟疾、镰形红细胞贫血等。因此,对红细胞运动和变形的研究对血液流动的分析和疾病的诊治具有重要意义。此外,人造血及人工血泵的开发和应用也需要对红细胞运动和变形进行细致的分析和掌控。众所周知,血液从心脏出发,流经动脉、毛细管、静脉,再到心脏完成血液循环。在此过程中,血管直径从几个厘米变化到几个微米。在较大的血管中(几个厘米),由于红细胞相对较小,可以近似地把红细胞运动看作是在剪切流中运动;而在较小的血管中(几个微米),红细胞大小和血管直径相近,那么红细胞的运动就可看作是在管流中运动。因此,本论文主要利用数值方法研究红细胞在剪切流和管流中的运动和变形。我们采用光滑耗散粒子动力学(Smoothed Dissipative Particle Dynamics[SDPD])建立红细胞内外流体运动模型;把细胞膜建立成三角网状结构以描述其变形能力,包括拉伸变形、弯曲变形、表面积不可压缩性以及细胞不可渗透性;为了处理细胞和流体的相互作用,我们采用了浸入边界法(Immersed Boundary Method[IBM])。基于此模型,我们对单个红细胞在剪切流和管流中的运动和变形进行分析研究。研究结果重现了红细胞在剪切流中的三种典型运动和变形模式:稳定状态的tank-treading,过渡状态的swinging以及不稳定状态的tumbling;以及在管流中的两种典型运动和变形模式:对称的parachute形状以及非对称的slipper形状。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R331.141
【部分图文】：

图23. 67.5°角时RBC变形3D视图。图24. 67.5°角时RBC的 值变化图。观察图24可知，因为由上文可知当 = 0.204时RBC基本不发生变形，所以图中代表 = 0.204的曲线基本不发生变化。图中代表 = 0.612的曲线中，中间波动部分即50
【参考文献】

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1 刘传庠;刚体的转动惯量与惯量椭球[J];高等函授学报(自然科学版);1998年05期

本文编号：2841890