一种用于大型复杂域中浸没生物胶囊的笛卡尔-八叉树自适应前沿追踪求解器

我们提出了一种用于粘性流中生物胶囊的开源自适应前沿追踪求解器。膜的弹性和弯曲力在拉格朗日三角剖分上使用线性有限元法和抛物面拟合方法求解。流体流动在八叉树自适应网格上使用开源平台 Basilisk 求解。拉格朗日网格和欧拉网格使用浸没边界法通过类 Peskin 正则化狄拉克 delta 函数进行通信。我们通过广泛的验证证明了求解器的准确性：在斯托克斯条件下与边界积分方法对比，以及在存在惯性的情况下与类似（但非自适应）的前沿追踪求解器对比。结果显示出极好的定性和定量一致性。然后，我们在一个极端膜变形的挑战性案例中展示了本求解器的鲁棒性，并说明了其模拟复杂 STL 定义几何体中含惯性胶囊流动的能力，为具有大型三维通道结构的生物工程应用打开了大门。本文中展示的源代码和所有测试案例均可免费获取。