近日骆政园、王书琪、和龙、徐峰和白博峰合作的文章《Inertia-dependent dynamics of three-dimensional
vesicles and red blood cells in shear flow》被《Soft Matter》接收。该文主要研究了惯性对红细胞等三维生物液滴动力学的影响规律。
红细胞等生物液滴在流动中的流体动力学行为显著影响液滴群(如血液)的流动阻力、有效粘度等流动特性,是血流动力学研究的重要基础。以往的理论研究为了简化模型和减少计算耗费,忽略了惯性对红细胞动力学行为的影响。本文中,我们结合液滴两相流模拟(界面追踪法)和界面有限元法,建立了红细胞等复杂生物液滴的三维模型,首次研究了惯性对红细胞等三维生物液滴动力学的影响规律。研究发现随着雷诺数升高(即惯性越大),红细胞依次展现出翻滚式运动、摇摆式运动和坦克-履带式运动,惯性有利于抑制红细胞运动的不稳定性。本文建立的理论模型及惯性对红细胞动力学的影响规律,为动脉血流动力学研究和惯性微流体技术的发展奠定了理论基础。
图1 血红细胞和囊泡的力学模型和不同形态动力学形态
图2
不同雷诺数下红细胞的动力学形态