含细胞核的弹性胶囊在剪切流中的数值模拟
流体动力学
2017-05-29 v1 计算物理
摘要
本文数值研究了具有刚性细胞核的胶囊（一种真核细胞模型）在剪切诱导下的变形。细胞及其细胞核的膜被建模为满足Neo-Hookean本构律的薄且不可渗透的弹性材料。膜通过拉格朗日网格离散，其控制方程在谱空间中使用球谐函数求解，而流体方程则在交错网格上使用二阶有限差分格式求解。流固耦合通过浸入边界法实现。首先对单个胶囊在剪切流中的情况验证并呈现了该数值方法。随后研究了当改变内外流体粘度比、膜弹性及其弯曲刚度时，细胞核的存在对细胞变形所引起的变化。真核细胞的变形小于原核细胞。变形的减小量随毛细数的增大而增加。与原核细胞相比，真核细胞在其中部保持更厚，因此使其通过狭窄毛细血管的灵活性降低。当粘度比为5时，细胞的变形小于粘度均匀的情况。此外，当膜的弯曲刚度非零时，变形减小且形状更接近椭球。最后，我们将细胞核建模为内部更硬的膜所得的结果与将其建模为刚性颗粒的结果进行了比较。
引用
@article{arxiv.1705.09338,
title = {Numerical simulations of elastic capsules with nucleus in shear flow},
author = {Arash Alizad Banaei and Jean-Christophe Loiseau and Iman Lashgari and Luca Brandt},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.09338},
year = {2017}
}