流-固-电多物理场耦合模型的红细胞流变学研究

R331.3; 红细胞(red blood cell,RBC)受到流体应力发生机械形变的研究越发成熟,但在结合电场、声场、光场或热力场等多物理场的研究依旧不足.通过COMSOL有限元软件建立了流-固-电(流场、固体场和电场)的3 场物理耦合模型,对球形和正常RBC 2 种不同形状的RBC分别进行迁移模拟研究.与流-固耦合模型相比,发现电场形成的电渗流使细胞运动迁移时,球形细胞受到的von Mises应力高于正常细胞.电渗流效应形成180 μm/s的流速导致RBC变为卷曲"C"形姿态,因形状差异,球形和正常RBC在遇到针尖障碍物时的旋转方向不同.针对本文提出的多物理场耦合模型...

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Published in东北大学学报（自然科学版） Vol. 44; no. 12; pp. 1673 - 1685
Main Authors 胡晟, 王杨成, 吕晓永
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 东北大学秦皇岛分校 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室,河北 秦皇岛 066004%东北大学秦皇岛分校 控制工程学院,河北 秦皇岛 066004 01.12.2023
东北大学秦皇岛分校 控制工程学院,河北 秦皇岛 066004
Subjects
微流控
红细胞
rheology
electro-osmosis
red blood cell(RBC)
电动力学
electrokinetics
电渗流
流变学
COMSOL
microfluidics
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ISSN1005-3026
DOI10.12068/j.issn.1005-3026.2023.12.001

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Summary:R331.3; 红细胞(red blood cell,RBC)受到流体应力发生机械形变的研究越发成熟,但在结合电场、声场、光场或热力场等多物理场的研究依旧不足.通过COMSOL有限元软件建立了流-固-电(流场、固体场和电场)的3 场物理耦合模型,对球形和正常RBC 2 种不同形状的RBC分别进行迁移模拟研究.与流-固耦合模型相比,发现电场形成的电渗流使细胞运动迁移时,球形细胞受到的von Mises应力高于正常细胞.电渗流效应形成180 μm/s的流速导致RBC变为卷曲"C"形姿态,因形状差异,球形和正常RBC在遇到针尖障碍物时的旋转方向不同.针对本文提出的多物理场耦合模型,两种细胞运动轨迹的差异显示了电渗流对不同形状细胞实施空间分离的可行性.
ISSN:1005-3026
DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2023.12.001