变形囊泡通过拐角的运动

本文通过数值模拟研究了三维可变形囊泡在对流通过带拐角的方形管道时的运动。我们开发了一种适用于一般几何形状和边界条件的加速边界积分实现方法。采用全局谱方法解析囊泡膜的动力学，该膜根据 neo-Hookean 本构定律产生弹性张力，并在无惯性流中承受弯曲力矩。模拟表明，无论毛细管数如何，囊泡的轨迹都紧密跟随底层流线。另一方面，膜的变形能力显著影响了囊泡运动过程中观察到的相对面积变化、平流速度和主张力。囊泡速度的演化显示出由于膜的弹性而导致的 Stokes 流时间反演对称性的丧失。当囊泡接近拐角时，其速度随背景流一样降低，在拐角处达到最小值，并在经过拐角后出现过冲，这是由于下游分支中的流动加速引起的流向伸长所致。这种速度过冲随受限程度的增加而增大，而最大主张力的最大值则与管道宽度的倒数呈线性增加。最后，研究表明在弯曲拐角处囊泡的变形和张力会减小。