固相应力在肿瘤中的研究进展

近几十年来,肿瘤微环境(TME)作为肿瘤发生、发展、免疫逃避和治疗反应的关键而成为肿瘤研究的热点。而作为肿瘤微环境中的物理特性,“固相应力”可由周围正常组织从肿瘤外部施加产生,也可由肿瘤本身生长而引起。随着肿瘤的生长,固相应力会通过生化-物理机制破坏周围组织的结构和功能,并促进肿瘤的发生和肿瘤治疗的抗性。该文针对固相应力在肿瘤中的发生机制及相关进展进行综述,探讨恶性肿瘤生物学和物理学之间的联系,为新型药物研发和肿瘤治疗策略制定提供参考。

基于人工神经网络的非均匀固相应力模型

最小多尺度理论EMMS已经被引入多相质点网格法MP-PIC中,建立了非均匀EMMS固相应力模型.但现有的非均匀固相应力模型计算中,中间步骤繁琐且花费时间长.采用人工拟合的方式能获得非均匀固相应力表达式,但需要人为确定拟合变量和拟合函数,且针对于非均匀固相应力这种高度非线性函数所得到的拟合精度不高、用于MP-PIC模拟的结果相比原EMMS固相应力模型结果存在偏差.针对上述问题,本文提出通过机器学习的方法,规避对固相体积分数的局部分布情况的表征,并提出和建立能考虑颗粒浓度详细分布的人工神经网络ANN固相应力模型.首先,基于局部颗粒浓度和颗粒非均匀分布指数建立了双变量的ANN固相应力模型;进一步将当前网格及其周边网格颗粒浓度组成的序列来详细表征颗粒浓度分布,并建立相应的ANN固相应力模型.然后,将两种模型与EMMS固相应力模型进行了对比并测试了网格分辨率和粗化率对模型的影响.研究表明:基于ANN固相应力模型的模拟结果对EMMS固相应力模型结果有较高的还原度,同时具有一定的网格分辨率无关性和粗化率无关性.

CFD-DEM-IBM方法探究流化床倾斜挡板内构件受力特性

在密相床层内安装内构件可显著改善工业流化床的流化质量、强化气固传质和提高化学反应效率。由于长时间受气体和颗粒的挤压和冲击,流化床内构件可能会发生变形或断裂。为实现流化床内构件设计的科学性,确保其长周期可靠性,需要明确其受力机理与不同操作条件下受力特性。利用粗粒化CFD-DEM-IBM方法,实现了利用笛卡儿网格模拟流化床中倾斜挡板内构件受力特性的定量模拟,该方法拓展原有挡板应力统计方法,获得了不同倾斜角度对挡板所受应力的定量影响规律。模拟所得挡板受力随时间的演化曲线与实验报道较为一致,在流化床启动阶段会出现较大的峰值,同时成功复现在启动阶段的峰值受力总体与挡板在水平面上的投影面积成正比。模拟结果显示,在启动阶段,挡板受力中颗粒挤压作用力占主导,但在流化阶段,除颗粒作用力达到极大值外的大部分时间中挡板受到的气相压差力要大于颗粒作用力。当挡板倾斜角度较小时,挡板受力较大但抑制床内返混效果较好,因此在工业流化床内构件设计中应兼顾强化传递及长周期可靠性的需求,当挡板倾斜角度较小时应选择强度大的挡板材料。

饱和多孔介质材料的应变局部化萌生条件

在单相介质和非渗流饱和多孔介质应变局部化萌生条件的基础上,应用饱和多孔介质控制方程和Liapunov稳定理论,导出了渗流条件下的固相应力-应变描述和有效应力-应变描述的多孔介质固相部分的应变局部化的萌生条件。不同应力描述下的萌生条件的形式有一定变化。应用简单算例,讨论了Terzaghi有效应力描述的应变局部化萌生条件中两种固、液相对运动特例下的饱和多孔介质应变局部化破坏的形式。

饱和多孔介质中骨架的应变局部化萌生条件

应用饱和多孔介质控制方程和Liapunov稳定理论,导出了固相应力和有效应力描述的多孔介质骨架应变局部化的萌生条件.不同应力形式表达的多孔介质基体的控制方程,相应的应变局部化萌生条件的表达形式也不尽相同,其原因源于骨架本构中固液两相之间相互作用的不同描述.应用得出的Terzaghi有效应力描述的应变局部化萌生条件,可以理论解释多孔介质中固、液两相不同相对运动出现的破坏方式,如管涌、滑坡和泥石流.应用简单算例说明了应变局部化条件的具体实施方法.

纳米颗粒聚团流化特性的数值模拟

基于气固两相流体动力学和流态化理论,建立气体纳米颗粒气固两相双流体模型.模型中采用了Jung&Gidaspow[1]测量的固相应力模量,并应用了王垚,金涌,魏飞[2]提出的聚团曳力系数计算模型.对纳米颗粒聚团的流化过程进行了数值模拟,得到纳米颗粒的流化特性.模拟得出的床层膨胀比与文献中实验的结果较为接近.