初始角速度对血细胞在流动腔中运动及其变形规律影响的研究

摘要

在人体血液中红细胞和白细胞的数量非常多，成年人的血液中红细胞约420~500万/立方毫米，白细胞约5000~10000个/立方毫米。红细胞在血液中主要有运输氧气和二氧化碳的作用；白细胞有抵抗病体、对疾病具有免疫的能力。细胞在血管中的迁移和变形是由于受到内部和外部环境的力所引起的，因此，研究血细胞的力学特性是研究血液循环系统必不可少的研究内容。
　　本文利用自编程序 C语言程序作为主程序，分别调用 FLUENT软件和ANSYS软件对细胞在矩形培养腔中的运动及变形进行了三维数值模拟计算。通过C语言主程序调用FLUENT软件得到细胞在流体中受到的力，获得细胞刚体运动的速度、转动角度和位移等量。同时，通过C语言主程序调用ANSYS软件计算得到细胞的变形。
　　在课题组的前期工作基础之上，考虑细胞施加初始角速度情况下，研究初始角速度对细胞在培养腔中运动及变形的影响。计算结果表明：(1)当对细胞分别施加绕x、y、z轴三个方向的初始角速度时，细胞均会朝着旋转轴的方向变成扁圆形，这与正常血细胞在血液中的双凹形状类似，且细胞的变形随着初始角速度的增大而变大。（2）当初始角速度设为-250rad/s绕y轴旋转时，对细胞在重力方向上的跳跃运动影响最大，细胞在重力方向上的跳跃运动出现的时间较晚。细胞在流动方向上的运动受初始角速度的影响较小，主要在流体作用下随着流体流动方向运动。细胞在培养腔侧向的运动受初始角速度的影响，在侧向位移会在运动一定时间保持在一个较稳定的值。（3）初始角速度越大，对细胞一些运动的影响越大。当初始角速度为-500rad/s绕x轴旋转时，细胞的跳跃时间和高度明显增加。初始角速度为-500rad/s时，细胞在流动腔侧向的运动初期都会产生较剧烈的震荡。本文的计算结果为血细胞在血液中的旋转运动及变形研究提供了一定参考。

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字母注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 本文主要工作

第二章 理论基础和计算方法

2.1 理论基础

2.2 计算模型及计算方法

2.3 程序编制

第三章 初始角速度对细胞变形的影响

3.1 旋转球形弹性体变形的受力分析

3.2 不同方向的初始角速度对细胞变形的影响

3.3 不同大小的初始角速度对细胞变形的影响

3.4 本章小结

第四章 初始角速度对细胞运动的影响

4.1 旋转球形体的受力分析

4.2 不同方向的初始角速度对细胞运动的影响

4.3 不同大小的初始角速度对细胞运动的影响

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

结论

展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢