一种模拟三维红细胞变形的前向跟踪式格子Boltzmann方法

将前向跟踪法与晶格波尔兹曼法相结合,研究三维双凹碟形胶囊式红细胞的变形。将红细胞模拟为内含牛顿流体的双凹碟形弹性薄膜胶囊,将薄膜内外的液体看做是具有不同物理特性的流体;使用晶格波尔兹曼方法的多块策略,改善细胞模型附近的网格,增加三维计算的准确度和效率。使用的细网格仅覆盖每个计算轴的40%,较同时选用离散为连接4 098个点的8 192个三角元的细胞薄膜模型,这不仅可以提高网格分辨率,而且还能节省计算时间。从理论上证明,在雷诺数不大于0.25的剪切流中,惯性作用对细胞变性的影响很小,同时得到无因次参数为0.05、细胞内外黏度比为0.2时三维健康红细胞的360°稳定坦克履行为。不仅成功模拟了惯性作用下典型的三维红细胞坦克履行为,而且使用的细网格仅占整个计算区域的6.4%,在保证计算准确度的同时,提高了计算效率,为模拟三维红细胞变形提供了一种更加可行的途径。