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红细胞力学特性对血小板近壁运动的影响

力学学报 2013年第6期45卷 974-981页

作者：许菁王骁龙刘筠乔龚晓波上海交通大学工程力学系上海200240 上海交通大学水动力学教育部重点实验室上海200240

采用浸入式边界法,模拟了多个红细胞和血小板在毛细血管内流动过程中的相互影响.通过改变红细胞体积比和红细胞的力学特性,分析了红细胞力学特性对血小板在与内皮细胞发生粘附前的动力学行为的影响机理,包括:红细胞对血小板趋壁效应的影... 详细信息

采用浸入式边界法,模拟了多个红细胞和血小板在毛细血管内流动过程中的相互影响.通过改变红细胞体积比和红细胞的力学特性,分析了红细胞力学特性对血小板在与内皮细胞发生粘附前的动力学行为的影响机理,包括:红细胞对血小板趋壁效应的影响,血小板在流动过程中的变形情况,并从血小板所受垂直壁向合力的角度深入研究了红细胞和血小板之间的相互作用.数值模拟的结果表明,增加血流中的红细胞体积比,减小了血小板和血管壁之间的距离,增大了血小板的变形,血小板所受垂直壁向合力呈现剧烈波动,两者之间的挤压显著加强;而增大红细胞硬度,使得血小板的离壁距离增大.

关键词：血流动力学流体结构耦合浸入式边界法血小板近壁运动

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空化区多相混合流体介质特性实验研究进展

实验流体力学 2023年第5期37卷 111-121页

作者：王本龙张浩刘筠乔上海交通大学工程力学系上海200240

空化流动是水动力学领域一种特有的流动现象,空化区内部水汽掺混情况复杂,需要借助特殊实验测量手段来获取其中混合介质特性。本文回顾了用于空化区多相混合介质测量的非接触式和接触式实验方法,包括电离辐射、内窥技术、电阻探针和光... 详细信息

空化流动是水动力学领域一种特有的流动现象,空化区内部水汽掺混情况复杂,需要借助特殊实验测量手段来获取其中混合介质特性。本文回顾了用于空化区多相混合介质测量的非接触式和接触式实验方法,包括电离辐射、内窥技术、电阻探针和光纤探针等。相比于对实验条件要求较高的非接触式测量技术,接触式探针测量技术更加简便和稳定,可以得到单个测点位置的含汽率、汽泡速度和汽泡尺度等信息。此外,本文还介绍了近年来多相流探针技术在空化流测量中的应用。研究者们分别采用电阻探针和光纤探针,研究了空泡水筒中楔形平板空化和水翼空化内部的介质特性,得到的结果主要包括平均含汽率和汽泡尺度统计分布两方面,发现了云空化区内含汽率高低与空化数密切相关,且楔形平板空化流动和水翼空化流动中存在非常相似的汽泡尺度分布特征。

关键词：空化两相流含汽率汽泡尺度分布

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气体整流扩散效应对气泡共振阶跃现象的影响

水动力学研究与进展（A辑） 2022年第5期37卷 722-728页

作者：张扬刘筠乔上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院水动力学教育部重点实验室上海200240

溶解在液体中的不可凝结气体影响着气泡的动力学响应。当气泡受到外加压力波的驱动而处于振荡时,气体整流扩散效应导致在一定条件下,气泡半径突然大幅增长,发生阶跃现象。文献认为阶跃现象是由气泡振荡时发生变形而产生的微流引起,而该... 详细信息

溶解在液体中的不可凝结气体影响着气泡的动力学响应。当气泡受到外加压力波的驱动而处于振荡时,气体整流扩散效应导致在一定条件下,气泡半径突然大幅增长,发生阶跃现象。文献认为阶跃现象是由气泡振荡时发生变形而产生的微流引起,而该研究发现仅考虑气泡的径向振荡亦能获得与实验观察相当的半径增长幅度。该文结合气泡动力学方程和气体扩散方程研究了整流扩散现象,分析了振荡压强强度、频率、初始半径和泡内外气体浓度比等参数对整流扩散引起的半径阶跃的影响。发现当气泡初始半径小于共振半径时,气泡由于整流扩散效应逐渐增长,固有频率随之减小;当半径接近共振半径,或者当固有频率接近驱动频率时,发生共振阶跃。阶跃发生时,气泡界面处的气体浓度梯度周期均值为正,促使气体快速向泡内扩散。该研究结果揭示了阶跃现象和气泡径向振荡共振的密切关系。

关键词：气泡动力学整流扩散共振阶跃

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旋涡流场中气泡变形对拖曳力系数的影响

水动力学研究与进展（A辑） 2021年第3期36卷 363-369页

作者：蔡赢刘筠乔王本龙上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院水动力学教育部重点实验室上海200240

采用质点粒子追踪法(Particle tracking method,PTM)可以快速预测气泡在旋涡流场中的运动轨迹,常被用来研究梢涡空化的初生问题。由于PTM方法不考虑气泡在旋涡作用下的变形,得到的轨迹与直接数值模拟(direct numerical simulation,DNS)... 详细信息

采用质点粒子追踪法(Particle tracking method,PTM)可以快速预测气泡在旋涡流场中的运动轨迹,常被用来研究梢涡空化的初生问题。由于PTM方法不考虑气泡在旋涡作用下的变形,得到的轨迹与直接数值模拟(direct numerical simulation,DNS)结果差异较大。基于DNS结果,该文提出了一种修正拖曳力系数的方法,在拖曳力系数经验公式中引入了一个重新定义的Eotvos数Eo^(*)来体现气泡变形的影响。该修正方法在存在明显变形(Eo^(*)>O(1))时能显著改善PTM预测气泡轨迹的效果。

关键词：旋涡流场气泡 PTM 拖曳力系数直接数值模拟

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一种半隐式可压缩空化流场的数值模拟方法

水动力学研究与进展（A辑） 2021年第2期36卷 303-311页

作者：沈奕哲刘筠乔王本龙上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

基于流体体积法(VOF),该文建立了可压缩空化流场半隐式直接数值模拟方法。并结合Zwart空化模型,建立了体积分数和守恒量的相对变化速率之间的关联,修正了各相的动量和能量方程,体现空化过程对动量和能量传递过程的影响,使用预测-校正法... 详细信息

基于流体体积法(VOF),该文建立了可压缩空化流场半隐式直接数值模拟方法。并结合Zwart空化模型,建立了体积分数和守恒量的相对变化速率之间的关联,修正了各相的动量和能量方程,体现空化过程对动量和能量传递过程的影响,使用预测-校正法求解液相压力的补充方程,并通过质量分数加权汽相的状态方程获得混合相总压力。该文在一维激波管问题上验证了数值模型对激波的捕捉能力。与文献的实验结果对比,该数值方法可以有效预报亚临界和超临界雷诺数流动下的圆柱绕流空化区的大小、形状以及初生位置和尾迹等特征。

关键词：空化可压缩半隐式格式 DNS VOF方法

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红细胞对血小板粘附行为的影响

复旦学报（自然科学版） 2013年第5期52卷 661-668页

作者：许菁王骁龙刘筠乔龚晓波上海交通大学工程力学系上海200240 上海交通大学水动力学教育部重点实验室上海200240 上海交通大学一千叶大学国际合作研究中心上海200240

采用浸入式边界法(IBM),模拟了血小板在流场作用下与受伤血管壁发生粘附的过程.通过改变红细胞体积比,分析了红细胞对血小板粘附行为的影响机理,包括:红细胞变形扰动下的剪切流场对血小板的拖拽,粘附过程中GPIbα-vWF链接粘附力的变化,... 详细信息

采用浸入式边界法(IBM),模拟了血小板在流场作用下与受伤血管壁发生粘附的过程.通过改变红细胞体积比,分析了红细胞对血小板粘附行为的影响机理,包括:红细胞变形扰动下的剪切流场对血小板的拖拽,粘附过程中GPIbα-vWF链接粘附力的变化,并从受力的角度分析了血小板粘附能否形成的原因.数值模拟的结果表明:血小板的运动同时受到了粘附力和流场力的影响;增加红细胞体积比,会减慢血小板的相对运动速度,并加强血小板和血管壁之间的粘附.

关键词：血流动力学流体结构耦合浸入式边界法血小板粘附行为

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非稀疏气泡流激波传播的数值模拟研究

水动力学研究与进展（A辑） 2023年第2期38卷 286-292页

作者：李晨王本龙洪尧刘筠乔上海交通大学水动力教育部重点实验室上海200240

该文采用Godunov格式方法对激波在气泡流中的传播过程进行了数值模拟,研究单个气泡和气泡群与激波的相互作用过程。建立了一个考虑气泡间相互作用和气泡非球形变形等因素的群泡模型,验证了该计算方法对气泡和气泡流问题的有效性,模拟得... 详细信息

该文采用Godunov格式方法对激波在气泡流中的传播过程进行了数值模拟,研究单个气泡和气泡群与激波的相互作用过程。建立了一个考虑气泡间相互作用和气泡非球形变形等因素的群泡模型,验证了该计算方法对气泡和气泡流问题的有效性,模拟得到的激波波速与一维激波理论的波速接近。预报了激波在大体积分数气泡流中的传播发展过程:在气泡体积分数α=0.1时激波在气泡流区域形成一个A型激波(波面较为陡峭且激压力到达峰值之后出现振荡),而在α=0.3时激波的结果更接近于B型激波(激波压力上升较慢且有一定振荡),随着激波向下游的传播波面振幅降低向C型激波(压力平滑上升)发展,说明了气泡流对激波传播发挥了松弛作用。

关键词：气泡流激波结构 Godunov格式

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重力对气液两相横射流的影响分析

水动力学研究与进展（A辑） 2021年第6期36卷 824-829页

作者：温明瑾刘元清刘筠乔王本龙上海交通大学工程力学系上海200240 北京宇航系统工程研究所北京100076

该文采用直接数值模拟研究了沿横流方向重力对平板单孔气-液两相横射流的影响规律。基于VOF方法,数值模拟捕捉到了清晰的瞬态气-液界面。研究结果表明:相比于不存在重力的情况,沿横流方向重力的存在会使流场中的气体受到逆横流方向的浮... 详细信息

该文采用直接数值模拟研究了沿横流方向重力对平板单孔气-液两相横射流的影响规律。基于VOF方法,数值模拟捕捉到了清晰的瞬态气-液界面。研究结果表明:相比于不存在重力的情况,沿横流方向重力的存在会使流场中的气体受到逆横流方向的浮力。浮力有利于气体黏滞于固壁表面附近,具体表现为有重力算例的横截面平均气体体积分数和近壁面平均气体体积分数较高,平均流速较低。在近壁面区域,有重力算例的流线明显向上游回卷,而无重力算例的流线则呈现梭形。

关键词：横流射流直接数值模拟气液两相流 VOF

红细胞力学性能对血管狭窄处血小板聚集影响的数值分析

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水动力学研究与进展（A辑） 2015年第6期30卷 624-631页

作者：余艺许菁王骁龙刘筠乔龚晓波上海交通大学工程力学系上海200240 上海交通大学水动力学教育部重点实验室上海200240

该文采用浸入式边界法(IBM),以日本理化研究所Sugiyama[1,2]的程序为平台,模拟了多个血小板在血管狭窄处的聚集过程。采用厚度由忽略不计的超弹性膜包裹的黏性液滴模拟细胞。数值模拟结果表明:血小板在聚集过程中同时受到了粘附力、聚... 详细信息

该文采用浸入式边界法(IBM),以日本理化研究所Sugiyama[1,2]的程序为平台,模拟了多个血小板在血管狭窄处的聚集过程。采用厚度由忽略不计的超弹性膜包裹的黏性液滴模拟细胞。数值模拟结果表明:血小板在聚集过程中同时受到了粘附力、聚集力和流场力的影响;红细胞体积比和硬度的增加,都会增强血小板在狭窄血管中的聚集。

关键词：血流动力学流体结构耦合浸入式边界法血小板聚集