Modelo de partículas en celda no convexo para el estudio matemático del flujo sanguíneo microscópico
Autores: Maria, Hadjinicolaou; Protopapas, Eleftherios
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelo de partículas en celda no convexo para el estudio matemático del flujo sanguíneo microscópico
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Mecánica de fluidos
Modelo de partículas en celda
Eritrocitos
Flujo de Stokes
Condiciones de contorno
Cantidades hidrodinámicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
El campo de la mecánica de fluidos fue explorado aún más a través del uso de un modelo de partículas en celda para el estudio matemático del flujo axisimétrico de Stokes a través de un enjambre de eritrocitos en un pequeño vaso sanguíneo. Los eritrocitos fueron modelados como esferoides prolados invertidos rodeados por un envoltorio fluido ficticio. La ecuación diferencial parcial de cuarto orden que rige el flujo fue completada con condiciones de contorno tipo Happel que dictan que no hay deslizamiento del fluido en el esferoide invertido y una frontera ficticia no permeable libre de esfuerzos cortantes. A través de medios innovadores, como el método de inversión de Kelvin y la técnica de R-semiseparación, se obtuvo una función de corriente como una expansión en series de funciones de Gegenbauer de primer y segundo tipo de orden par. Con base en esto, se calcularon y representaron en gráficos informativos expresiones analíticas de cantidades hidrodinámicas significativas, como la velocidad y el campo de presión. Utilizando el primer término de la función de corriente, se calcularon la fuerza de arrastre ejercida sobre el eritrocito y el coeficiente de arrastre en relación con la fracción de volumen sólido de la célula. Los resultados de la presente investigación pueden ser utilizados para la investigación adicional de las interacciones partícula-fluido.
Descripción
El campo de la mecánica de fluidos fue explorado aún más a través del uso de un modelo de partículas en celda para el estudio matemático del flujo axisimétrico de Stokes a través de un enjambre de eritrocitos en un pequeño vaso sanguíneo. Los eritrocitos fueron modelados como esferoides prolados invertidos rodeados por un envoltorio fluido ficticio. La ecuación diferencial parcial de cuarto orden que rige el flujo fue completada con condiciones de contorno tipo Happel que dictan que no hay deslizamiento del fluido en el esferoide invertido y una frontera ficticia no permeable libre de esfuerzos cortantes. A través de medios innovadores, como el método de inversión de Kelvin y la técnica de R-semiseparación, se obtuvo una función de corriente como una expansión en series de funciones de Gegenbauer de primer y segundo tipo de orden par. Con base en esto, se calcularon y representaron en gráficos informativos expresiones analíticas de cantidades hidrodinámicas significativas, como la velocidad y el campo de presión. Utilizando el primer término de la función de corriente, se calcularon la fuerza de arrastre ejercida sobre el eritrocito y el coeficiente de arrastre en relación con la fracción de volumen sólido de la célula. Los resultados de la presente investigación pueden ser utilizados para la investigación adicional de las interacciones partícula-fluido.