无网格且高效的运动细胞建模

斯托克斯流中的运动是一个被深入研究的问题，因为它描述了许多物种的精子、细菌、藻类和原生动物的运动等重要生物现象。数值计算可能具有挑战性，尤其在三维中，由于存在移动边界与复杂几何；因此需要结合易实现性与计算效率的方法。一种近期提出的、无需连通“网格”即可离散化正则化斯托克斯子边界积分方程的方法，被应用于斯托克斯流中的无惯性运动问题。我们描述了数学公式与在MATLAB/GNU Octave中计算实现的关键方面，随后给出双鞭毛藻类与多个单鞭毛精子在无滑移表面间游动的数字实验，计算了游动轨迹与流场。这些计算实验在普通硬件上仅需数分钟；可扩展的实现已在github仓库中提供。最近邻离散化显著改善了收敛性与鲁棒性，这是将正则化斯托克斯子方法拓展至复杂三维生物流体问题的关键挑战。