层级流体流动网络中的韧性

流动网络的结构决定了其在正常条件下的功能以及对扰动性损伤的响应。脑脉管系统常在最细血管中经历瞬时或永久性阻塞，但尚不清楚这些微血栓如何影响大规模血流，或在多大程度上降低功能。受此启发，我们研究了在边传导率具有层级的网络中，单条边阻塞后流动如何被重路由。我们发现，在二维网络中，由高传导率边形成的血管充当屏障，以遏制由局部扰动引起的流动位移。以此方式，该静脉为周围边提供了损伤屏蔽。我们表明，一旦静脉的传导率超过某一初始最小值，进一步增大传导率便无法扩展静脉所提供的屏蔽。相反，屏蔽的特征长度尺度由网络拓扑决定。在理解单条静脉的效应后，我们研究了具有复杂层级秩序的网络的全局韧性。我们发现，以网格排列的静脉系统能够适度提升整体网络韧性，优于平行静脉模式。