基于二维 MAC 方法的朗之万纳维-斯托克斯原生质环流模拟

我们通过将流场简化为具有平行板内布朗随机运动的二维库埃特流，研究如轮藻（chara brauni）等植物细胞中的原生质环流。原生质环流在农业技术和生物技术等诸多领域备受关注。植物大小取决于环流速度以及源自分子马达的驱动力。因此，研究环流速度的详细信息是有趣的。最近，实验中观测到的速度分布峰值已通过针对涡量与流函数的二维朗之万纳维-斯托克斯（LNS）方程模拟出来。然而，要模拟实际三维流动，我们必须使用速度的 NS 方程，而在二维流动情况下，该方程并非总等价于涡量与流函数的方程。本文中，我们通过将结果与实验数据以及由涡量与流函数的二维 LNS 模拟所得结果比较，报告速度的二维 LNS 方程与压力成功模拟了原生质环流。此外，量纲分析阐明了数值结果对布朗随机力强度 $D$ 以及运动黏度和细胞大小等物理参数的依赖关系。我们从该分析发现归一化速度分布中的峰值位置如何随这些参数移动。