薄膜-糜糞系在赫舒尔-巴尔基流动中的水动力耦合
流体动力学
2024-10-16 v1 医学物理
摘要
黏稠度的屈服应力和剪切稀薄特性被确定为人体呼吸道中囊吸运动协调和糜糞运输的关键因素。本文采用数值模拟方法,探讨了基于赫舒尔-巴尔基模型的糜糞与囊吸耦合问题,其在用于流体流动的格子玻尔兹曼求解器中实现。观察到三种糜糞流动模式:即混乱模式、旋涡模式和完全单向模式,并对其进行参数化研究分析。系统性地考察了囊吸密度、相互作用长度、冯·浩因数和流动指数对糜糞流动模式形成的影响。通过详细分析极化性和积分长度的变化,以及流速、粘度和剪切率场的演化,阐明了流动模式形成的底层机制。研究发现,随着屈服应力和剪切稀薄特性的增强,糜糎黏度是影响流动模式形成的主要参数。该模型能够再现实验中观察到的固体身体旋转现象 (Loiseau 等, Nat. Phys., vol. 16, 2020, pp. 1158--1164)。通过引入Gsell等人提出的非牛顿特性模型,可实现更精确的预测 (Sci. Rep., vol. 10, 2020, 8405)。
引用
@article{arxiv.2410.11337,
title = {Hydrodynamic coupling of a cilia--mucus system in Herschel--Bulkley flows},
author = {Q. Mao and Umberto d'Ortona and J. Favier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.11337},
year = {2024}
}