Exact solutions and conservation lawsof a one-dimensional PDE model for a blood vessel
本文针对一维血管血流模型，通过对称性分析得到所有行波解（含冲击波、锐波前脉冲），并推导了无粘流的三个新守恒律及粘性流对应的含耗散项的守恒平衡方程。
2023-02-17 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Numerical simulation of blood with fluid-structure interactions using the lattice-Boltzmann method
这里介绍的流体动力学视频概述了多相细胞血流模拟的最新进展，通过直接数值模拟变形红细胞（RBC）通过几个数值实验证明。视频显示了各种数值模拟中的红细胞变形，红细胞悬浮液在剪切中的相对粘度，以及血液Hagen-Poiffille流的细胞耗尽壁层。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Vortical flow structures induced by red blood cells in capillaries
关于毛细血管流动中红细胞周围的血浆的流场的知识对于血液流动以及流动血浆中的微米和纳米颗粒以及分子的运输的物理理解是重要的。我们对毛细血管中红细胞周围的流场进行了实验研究，并对红细胞之间的旋涡流进行了模拟。将红细胞以低血细胞比容注射到10 × 12微米的矩形微通道中，并且由于高速摄像机和通过跟踪作为示踪剂的流动中的250 nm纳米颗粒，已经表征了单个或两个细胞周围的流场。虽然周围的流场被发现是一个稳定的羊角形的刚性球体的相对相似，周围的流场拖鞋形状表现出一个小漩涡的红细胞的后部。更明显的是在两个相邻的羊角面包之间的中心区域观察到的漩涡状结构。结论：涡旋的旋转频率与细胞间的距离成反比，具有良好的近似性。我们的实验数据得到证实，并通过数值模拟补充。
2021-02-25 physics.bio-ph physics.flu-dyn q-bio.CB
Mathematical model for blood flow autoregulation by endothelium-derived relaxing factor
流体切应力是心血管系统的重要调节因子，通过内皮衍生的舒张因子（EDRF），即一氧化氮。该机制涉及动脉壁中的生化反应。血管紧张性是血管自动调节的主要机制，对切应力的变化起负反馈作用。本文提出了一种新的恒跨壁压下动脉血流自动调节的数学模型。内皮源性舒张因子一氧化氮、动脉壁的多层结构和动力学扩散过程被考虑在内。对薄壁动脉的极限情况进行了分析研究。给出了线性化系统的稳定性条件。求出了原系统的精确定态解，并对自动调节系统进行了数值模拟。结果表明，动脉对初始径向扰动的适应性和系统对血流变化的响应向新的平衡态的过渡。
2006-04-24 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Multiscale simulation of blood flow in brain arteries with an aneurysm
现在，许多多尺度物理和生物系统都需要将基于原子的模拟代码与基于连续体的模拟代码进行接口。我们提出的第一个结果耦合原子连续模拟190，000处理器。使用高阶谱/hp元素Navier-Stokes求解器和基于耗散粒子动力学（DPD）的随机（粗粒度）分子动力学求解器，对动脉瘤患者特定模型中的血小板聚集进行建模。
2011-10-13 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Multiscale Parareal Algorithm for Long-Time Mesoscopic Simulations of Microvascular Blood Flow in Zebrafish
各种生物过程，如氧气和营养物质的运输，血栓形成，血管生成和重塑与细胞/亚细胞水平的生物过程有关，其中解决详细的细胞动力学的介观模拟提供了理解和识别疾病的细胞基础的关键。为了打破这一瓶颈，实现生物意义的时间尺度，我们提出了一个多尺度parareal算法，其中一个基于连续求解器监督在时域中观模拟。使用迭代预测-校正策略，由其基于连续介质的对应物监督的时间上并行的介观模拟可以快速收敛。首先，在一个时间相关的流与正弦流量通过Y形分叉通道验证所提出的方法的有效性。计算了流速、壁面切应力和流量等物理量，并与参考解进行了比较，结果表明，在牛顿流体中，流量的相对误差小于1%，在非牛顿流体中，流量的相对误差小于3%.该方法被应用到一个大规模的介观模拟微血管血流在斑马鱼后脑的时间加速。采用耗散粒子动力学作为介观模型，模拟了斑马鱼后脑真实血管网络中心跳的时间依赖性血流，并在多个时间子域中由一维血流模型（基于连续介质的模型）监督。计算分析表明，所得到的微血管血流收敛到参考解决方案后，只有两个迭代。该方法适用于复杂流体和几何形状的长时间介观模拟。
2021-01-21 physics.bio-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Comparative Mathematical Study of Blood Flow Through Stenotic and Aneurysmatic Artery with the Presence and Absence of Blood clots
研究了在狭窄区域存在血凝块的情况下，通过狭窄和闭塞的刚性动脉的血流和血液动力学特性的数值预测。在二维直角坐标系下，用有限元法求解连续性、动量、Oldrophil-B和生物热输运的定常偏微分方程，计算了狭窄和动脉瘤喉部的血流速度、压力和阻力系数。并利用该模型研究了各种修改方案的仿真、血凝块的影响及血流动力学特性。模型在狭窄区和狭窄区存在回流区和回流区。通过数值计算，对血流中具有生理意义的血液动力学因素进行了定量分析，这些因素依赖于无量纲参数，表明了本模型的有效性。
2020-05-12 physics.flu-dyn
Rheology of human blood plasma: Viscoelastic versus Newtonian behavior
我们研究了人血浆在剪切流和拉伸流中的流变特性。虽然我们可以确认在实验分辨率内的剪切流的牛顿行为，我们发现在毛细管破裂流变仪的纯拉伸流的血浆的粘弹性行为。在具有收缩-膨胀几何形状的微流体装置中测试血浆的粘弹性对毛细血管血流的影响。压差测量表明，等离子体具有显着的流动阻力相比，纯水。补充测量表明，等离子体的粘弹性甚至可能导致在某些条件下的粘弹性不稳定性。我们的研究结果表明，血浆的粘弹性不应被忽视，在未来的研究血液流动。
2013-02-17 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Physiologic Blood Flow is Turbulent: Revisiting the Principles of Vascular Hemodynamics
当代的血管血液动力学范式认为正常的血流是脉动的层流。过渡到湍流会导致动脉粥样硬化或脑动脉瘤等疾病。最近，我们证明了湍流的存在，在脑动脉瘤的实验模型，在动脉瘤囊以及在主动脉。因此，我们很想探索这种长期存在的血流分层假设是否可以受到挑战。我们利用混沌理论、流体力学稳定性理论和湍流物理学的方法和工具来探讨正常血管血流中湍流的存在。我们使用Womersley精确解的纳维-斯托克斯方程与HaeMed数据库的生理血流测量，提供可重复的证据，我们的研究结果，以及从多普勒超声测量健康志愿者的证据。我们用来研究血液湍流特性的工具是在混沌理论、流体动力学稳定性和湍流动力学领域建立的。我们表明，显然，血液流动本质上是混乱和湍流，而不是层流。我们提出了一个范式转变的血管血液动力学理论，需要重新思考的血液动力学生物联系的生理和病理过程。
2020-02-14 physics.bio-ph physics.flu-dyn physics.med-ph
Diffuse interface approach to oxygen transport and metabolism under blood flow dynamics in microcirculations
Kyushu University（九州大学）；The University of Osaka（大阪大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
本文提出扩散界面方法，用于建模血流动力学中氧输送与代谢，通过混合公式解决红细胞运动变形下的复杂氧传输问题，实现细胞内氧运输的准确模拟。
2026-02-21 physics.flu-dyn
MHD Pulsatile Two-Phase Blood Flow Through a Stenosed Artery with Heat and Mass Transfer
本文研究了辐射和化学反应对狭窄动脉内两相脉动血流的传热传质影响。假设垂直动脉，其中沿动脉的径向方向施加磁场。将血液在核心区和血浆区视为牛顿流体，分析了狭窄动脉中血液的特性。已经找到了血液流动的速度、能量和浓度方程的精确解。为了理解血流的行为，针对不同的磁和辐射参数值描绘了速度分布、壁面剪切应力、流速、流动阻抗和浓度分布的图。为了验证我们的研究结果，已经提出了一个比较研究之间的单相和两相模型的血液流动，它是观察到，两相模型更准确地符合实验数据比单相模型。对于脉动流，压力梯度和流速之间的相位差已通过磁场参数和狭窄高度显示。绘制了10%、20%和30%动脉阻塞情况下的等值线图。
2018-07-26 physics.flu-dyn
Hemodynamical Behavior Analysis of Anemic, Diabetic, and Healthy Blood Flow in the Carotid Artery
本研究基于计算流体力学和Carreau模型，对颈动脉中贫血、糖尿病及健康血流的血液动力学行为进行了三维仿真，发现不同血液类型对动脉内的血流速度、压力、壁面剪切力和应变率有显著影响。
2024-02-20 physics.flu-dyn
The plasma protein fibrinogen stabilizes clusters of red blood cells in microcapillary flows
器官中氧气和营养物质的供应以及代谢废物的处理在很大程度上取决于血液，特别是红细胞如何流过微血管网络。大分子血浆蛋白质如纤维蛋白原导致红细胞形成大的聚集体，称为红细胞叠连，通常认为红细胞叠连由于整体流动中存在的剪切力而在循环中解聚。这导致了这样的假设，即红细胞叠连的形成仅与小静脉网络和小动脉在低切变率或停滞时有关。由于实验和数值方法相结合之间的一个很好的协议，我们表明，尽管存在于微毛细管中的大的剪切速率，纤维蛋白原或合成聚合物葡聚糖的存在下，导致增强形成强大的红细胞簇，即使在血细胞比容低至1%。稳健的聚集体被证明存在于微毛细管中，即使是在健康的生理范围内的纤维蛋白原浓度。这些持久的聚集体应强烈影响微血管系统中的细胞分布和血液灌注，即使在明显无症状的受试者中，也可能影响血液疾病。
2014-02-25 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
A non-linear fluid suspension model for blood flow
受在小/微尺度血管中观察到的复杂流变行为（例如Fahraeus效应、血浆撇除、剪切稀化等）的启发，我们建立了血液的非线性悬浮模型。假设粘度取决于体积分数（血细胞比容）和剪切速率。用浓度通量方程研究了红细胞的迁移。两个代表性的问题，即简单的剪切流和压力驱动流的参数研究表明，这种降阶模型的能力，以再现几个关键功能的双流体模型（混合物理论方法），具有低得多的计算成本。
2018-09-10 physics.flu-dyn
Dissociation of red blood cell aggregates in extensional flow
本研究利用双曲微流控收缩通道和CNN图像分析，发现红细胞聚集体在微循环范围内的临界拉伸率下急剧解离，为理解微循环行为、验证模型及临床评估血液聚集性提供了关键数据。
2024-07-17 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
MHD blood flow and heat transfer through an inclined porous stenosed artery with variable viscosity
本文研究了热源对磁流体血液流过狭窄的倾斜多孔动脉的传热影响。假设血液的粘度随着动脉区域内的血细胞比容径向变化。将血液视为不可压缩的磁流体动力学（MHD）牛顿流体，导出了控制方程。在轻度狭窄的假设下，简化了流体流动的动量和能量方程。采用同伦摄动法（HPM）求解非线性微分方程组，求解血液流动的速度和温度分布。绘制了不同倾斜角和红细胞压积参数时沿病变部位的流速和切应力的变化曲线。为了充分了解病变动脉中的流动模式，针对不同的狭窄高度值和不同的动脉倾斜角绘制了速度等值线。
2018-05-30 physics.flu-dyn
Towards a universal law for blood flow
本文针对血液流动特性缺乏普适方程的问题，发现在给定局部红细胞浓度下测量应力和应变率时存在普适定律，并提出与完整模拟一致的非局部扩散方程确定局部浓度，为未来血液动力学研究奠定基础。
2024-08-25 physics.flu-dyn
Mechanism of margination in confined flows of blood and other multicomponent suspensions
流动的血液显示出一种称为边缘化的现象，其中白细胞和血小板优先在血管壁附近发现，而红细胞从这些区域耗尽。在这里边际研究使用直接流体动力学模拟的二元悬浮液的硬（S）和软（F）胶囊，以及一个随机模型，该模型结合了悬浮液中的关键粒子传输机制-壁诱导的流体动力学迁移和剪切诱导的对碰撞。随机模型允许直接评估这两种机制的相对重要性，从而表明边缘化（至少在稀释情况下）很大程度上是由于均相（例如s-s）和非均相（s-f）碰撞的微分动力学造成的
2012-09-04 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
In vivo evidence of blood flow slippage: failure of the no-slip boundary condition assumption
Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学物理学院）；UT Southwestern Medical Center（德州大学西南医学中心）；Sidney Kimmel Medical College of Thomas Jefferson University（托马斯杰斐逊大学西德尼凯梅尔医学院）
该研究通过活体成像和流体模型，发现血流在血管壁存在滑移现象，挑战了传统无滑动边界条件假设，影响心血管建模中的关键参数。
2025-12-08 physics.flu-dyn
Blood crystal: emergent order of red blood cells under wall-confined shear flow
驱动或主动悬浮体可以显示出迷人的集体行为，其中相干运动或结构在比组成粒子大得多的尺度上出现。在这里，我们报告的实验和数值模拟揭示，红细胞（RBC）组装成规则的模式，在一个有限的剪切流。该顺序是纯流体动力学和无惯性起源，并出现从（i）流体动力学排斥的边界壁，驱动可变形的细胞朝向通道中平面和（ii）细胞间的流体动力学相互作用，可以是吸引力或排斥力取决于细胞-细胞分离之间的微妙的相互作用。各种晶体状结构的出现取决于RBC浓度和限制。实验中的硬化红细胞和模拟中的刚性颗粒在可变形红细胞形成规则图案的相同条件下保持无序，突出了颗粒变形性与有序出现之间的密切联系。健康（可变形）和患病（僵硬）RBC的结构化能力的差异产生了可能可用于诊断血液病理的流动特征。
2017-11-23 physics.flu-dyn
On nonlinear waves of the blood flow through arteries
我们讨论了行波在充满血液的弹性动脉轴对称扩张（一个理想化的动脉瘤）的传播。损伤动脉中的过程由动脉壁的运动方程和流体（血液）的运动方程来建模。对于长波近似的情况下，模型方程减少到一个版本的扰动Korteweg-deVries方程。本文用改进的最简方程法，将Abel微分方程作为最简方程，求出了该方程的精确行波解。从动脉力学的角度讨论了所获得的精确解的一个特殊情况。
2016-12-24 nlin.PS physics.bio-ph physics.flu-dyn
On the Modelling and Numerical Simulation of Non-Newtonian Blood Flow in an Aneurysm
本研究采用Owens血液流变学模型模拟脑动脉瘤血流，提出N-Owens和I-Owens两种数值稳定化技术，发现在高We和Re数下能有效捕捉红细胞聚集效应，且其速度分布与C-Y模型存在差异。
2023-10-20 physics.bio-ph physics.flu-dyn physics.med-ph
3D Computer Simulations of Pulsatile Human Blood Flows in Vessels and in the Aortic Arch: Investigation of Non-Newtonian Characteristics of Human Blood
本文应用计算流体动力学方法模拟了人体血管和主动脉弓中的脉动血流，研究了人体血液在实际尺寸的简单血管中的非牛顿行为。一个详细的时间相关的数学收敛性测试已经进行。在所有模拟中使用真实的脉动流。两种不同的几何形状的血管中的血液流动的计算机模拟的结果。对于压力，应变率和速度分量分布，我们发现我们的结果与现实的非牛顿治疗人类血液和文献中广泛使用的方法：一个简单的牛顿近似之间的显着分歧。一个显着增加的应变率，因此，壁烧灼应力分布，被发现在该地区的主动脉弓。我们认为这一结果作为理论证据，支持现有的临床观察和那些不使用非牛顿治疗模型低估了破坏人体血管系统的风险。
2008-02-17 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Red blood cell shape transitions and dynamics in time-dependent capillary flows
单个红细胞（RBC）的动力学通过使其形状适应狭窄血管中的流动条件来确定微血管血流。在这项研究中，我们探索的动力学和形状转变的红细胞在细胞尺度上的限制和不稳定的流动条件下使用相结合的微流控实验和数值模拟。跟踪红细胞在随时间变化的流动中的共动帧揭示了从对称羊角形到偏心的非对称拖鞋形状的平均过渡时间明显快于相反的形状过渡，其表现出明显的细胞旋转。补充模拟表明，这些动力学依赖于在随时间变化的流动过程中的通道中的RBC膜的取向。此外，我们展示了如何与狭窄的通道相结合的拖鞋形红细胞的坦克踩踏运动导致振荡的细胞的质心。这些振荡的频率取决于细胞速度、周围流体的粘度和胞质溶胶的粘度。这些结果为识别和研究红细胞性质的病理变化提供了潜在的框架。
2021-12-20 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Dynamics of a large population of red blood cells under shear flow
大量的红细胞在稀释制度的剪切流下的动力学的详尽描述，提出了，它突出并考虑到在给定的血液样品内的细胞特性的分散。考虑生理悬浮流体粘度，这是实验研究中令人惊讶地很少考虑的配置，以及在文献中参考的更粘稠的流体。稳定和不稳定的翻转运动，以及杰弗里轨道或修改杰弗里轨道描述，以及过渡到和从坦克踩踏运动中的更粘悬浮液的情况下。滞后环剪切速率的增加或减少突出的不稳定和稳定的轨道之间的过渡，以及翻转和坦克踩踏之间的过渡。我们确定的特征参数的运动和过渡阈值取决于流动应力或悬浮液的粘度。
2019-02-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Lagrangian analysis of turbulent blood flow in the human left heart
本研究基于患者特异性解剖模型的高保真模拟与FSEI框架，开展人体左心湍流的拉格朗日分析，发现左心内存在强拉格朗日间歇性，为溶血建模及医疗器械评估提供统计基础。
2025-06-12 physics.flu-dyn
Mathematical Modeling of Blood Flow for a Diseased Model with Therapeutic Nanoparticles
本研究通过数学模型和摄动法，分析治疗性纳米颗粒在患病动脉血流中的动力学、温度与浓度扩散，以优化靶向药物递送并减少副作用。
2023-08-30 physics.flu-dyn
Integrating multi-fidelity blood flow data with reduced-order data assimilation
对心血管流动和血液动力学进行高保真的患者特定建模是具有挑战性的。利用诸如4D流动磁共振成像（4D flow MRI）的体内测量模态在体内进行直接血流测量遭受低分辨率和采集噪声。体外实验建模和患者特定的计算流体动力学（CFD）模型受制于患者特定边界条件和模型参数的不确定性。此外，收集近壁区域中的血流数据（例如，壁剪切应力）与实验测量模式的结合提出了额外的挑战。本文提出了一种计算效率高的数据同化方法--降阶建模卡尔曼滤波（ROM-KF），它将序贯卡尔曼滤波与使用动态模式分解（DMD）提供的线性模型进行降阶建模相结合。ROM-KF的目标是克服低分辨率和噪声的实验和心血管流的CFD建模的不确定性。使用1D Womersley血流、2D理想化动脉瘤和3D患者特定脑动脉瘤模型评估该方法的准确性。合成实验数据用于使用基准数据集直接量化误差。ROM-KF重建近壁血流动力学的准确性进行了评估，通过应用该方法的问题，近壁血流数据丢失的实验数据集。ROM-KF方法提供的血流数据比计算和合成实验数据集更准确，并改善了近壁血流动力学定量。
2021-06-09 physics.flu-dyn
Effects of Geometric Modelling and Blood Rheology in Patient-Specific Arterial Blood Flow Simulations with Speed-Accuracy Trade-Off Analysis
Indian Institute of Technology, Kanpur（坎普尔印度理工学院）
本研究探讨了患者特异性动脉血流模拟中几何简化与血液流变学模型对速度-精度权衡的影响，通过3D模拟验证了理想化几何体在保持准确性的同时提升计算效率的可行性。
2025-12-10 physics.flu-dyn
Effect of cytosol viscosity on the flow behavior of red blood cell suspensions in microvessels
本研究通过介观流体动力学模拟发现，生理高黏度比（$C\approx5$）下红细胞悬浮液的流动阻力与$C=1$时几乎相同，因为更黏稠的细胞质抑制了膜形变，形成更紧凑的细胞核和略厚的无红细胞层，从而解释了高血红蛋白浓度下流动阻力不显著增加的机制。
2020-03-16 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Classification of red blood cell shapes in flow using outlier tolerant machine learning
生物对象的人工评估、分类和计数需要大量的时间消耗，并且主观的人类输入可能是错误的来源。调查的形状的红细胞（RBC）在微毛细管Poietille流，我们克服了这个缺点，通过引入一个卷积神经回归网络的自动，离群值容忍形状分类。从我们的实验中，我们预计两个稳定的几何形状：所谓的“拖鞋”和“羊角面包”的形状取决于当时的流动条件和细胞的内在参数。而羊角面包主要发生在低剪切速率，拖鞋演变在较高的流速。与我们的方法，我们能够找到两个“阶段”的稳定形状，这是高度兴趣，随后的理论研究和数值模拟之间的过渡点。使用基于统计的阈值，从我们的数据中，我们获得了所谓的相图，与手动评估进行比较。因此，我们的概念使我们能够对各种流动条件下的测量结果进行客观分析，并获得可比较的结果。此外，所提出的程序，使无偏的研究药物对单个红细胞的流动特性的影响和由此产生的宏观变化的全血的流动行为。
2018-06-21 physics.bio-ph physics.flu-dyn q-bio.OT
Non-Newtonian characteristics of peristaltic flow of blood in micro-vessels
本文关注的是对血液通过微血管（例如，小动脉）的蠕动流动的非牛顿特性的广义理论研究。血管被认为是可变的横截面，血液是赫歇尔-巴尔克利型流体。蠕动流的前进波前假定为正弦/直线段主导（SSD）（扩张/收缩型）;雷诺数被认为相对于微循环系统中的血流较小。控制血液的非牛顿蠕动流动的方程被认为是非线性的。研究的目的是考察振幅比、平均压力梯度、屈服应力和幂律指数对速度分布、壁面切应力、流线型和捕获的影响。据观察，上述数量的蠕动运输的血液在通道中的情况下的数值估计是非常不同的那些在圆形横截面的轴对称血管中的流动。研究进一步表明，蠕动泵，流速和壁面切应力显着改变，由于微循环系统的血管的横截面半径的不均匀性。此外，振幅比的大小和流体指数的值是影响流动行为的重要参数。SSD波传播的影响血液的流动行为的新功能也进行了讨论。
2012-12-14 math-ph math.MP physics.bio-ph
Computational analysis of flow structures in turbulent ventricular blood flow associated with mitral valve intervention
心脏疾病和临床干预都可能导致血栓形成事件的风险增加，这是由于心脏中的血流改变，从而改变了通过心脏腔室的血细胞的机械刺激。具体而言，血小板活化的程度受血流中机械应力的水平和类型的影响。在这里，我们通过从患者特定数据构建的计算模型来分析心脏左心室中的血流。通过纳维-斯托克斯方程对心室中的血流进行建模，并且通过表示瓣膜的投影开口的参数化模型对通过二尖瓣的血流进行建模。采用有限元方法求解该方程，并由此模拟血液流动的速度和压力。速度梯度张量的三重分解，然后用于区分刚体旋转流，无旋应变流，剪切流。三重分解能够分离三种根本不同的流动结构，每种结构都会对流动中的血细胞产生不同类型的机械刺激。我们将结果与模拟结果进行比较，其中模拟了二尖瓣夹干预，这导致心室流量的显着修改。结果发现，与未处理的情况相比，在模拟的情况下，与夹子处理的剪切增加比旋转和应变没有。在其中一种情况下，瓣膜开口面积减少64%导致旋转和应变增加90%，但剪切增加150%。计算分析表明，在心脏中的临床干预的患者特定的模拟过程与所产生的血流的详细分析，这可以支持临床风险评估方面的血小板活化和血栓形成事件。
2021-11-11 physics.flu-dyn physics.med-ph
clotFoam: An Open-Source Framework to Simulate Blood Clot Formation Under Arterial Flow
针对复杂几何中血流下凝固模拟的高计算成本与多尺度挑战，开发了基于 OpenFOAM 的开源框架 clotFoam，结合血小板平流扩散聚集的连续介质模型与简化凝血模型，为复杂计算域的可靠模拟奠定基础。
2023-08-01 cs.MS physics.bio-ph physics.flu-dyn
On the complex dynamics of a red blood cell in simple shear flow
受红细胞在剪切流中的特殊动力学的启发，我们发展了一个分析理论，用于分析线性流动中被粘弹性不可压缩界面包围的近球形流体颗粒的运动。分析解释了颗粒变形能力的影响，从翻滚到摆动的剪切速率增加的过渡。在过渡附近，只有当颗粒具有固定形状时才能预测间歇性行为;对于可变形颗粒，不稳定性消失。与现有的基于固定形状假设的唯象模型的比较突出了它们的物理基础和局限性。
2010-07-02 physics.flu-dyn
Computer Simulations of Pulsatile Human Blood Flow Through 3D-Models of the Human Aortic Arch, Vessels of Simple Geometry and a Bifurcated Artery: Investigation of Blood Viscosity and Turbulent Effects
我们报告的计算结果，通过人体主动脉弓和血管的实际直径和长度的模型的血流。在主动脉弓的顶部，包括%%三条动脉的分支：锁骨下动脉和颈静脉。一个现实的脉动流被用于所有的模拟。分叉型容器的计算也进行了，并提出。考虑了数值求解流体动力学方程的不同数学方法。人类血液的非牛顿行为与湍流效应一起研究。一个详细的时间相关的数学收敛性测试已经进行。三种不同的几何形状的血管中的血液流动的计算机模拟的结果：压力，应变率和速度分量分布，我们发现我们的结果与现实的非牛顿治疗人类血液和文献中广泛使用的方法之间的显着分歧：一个简单的牛顿近似。一个显着增加的应变率，因此，壁面剪应力分布，被发现在该地区的主动脉弓。湍流效应被发现是重要的，特别是在分叉血管的情况下。
2008-11-09 physics.flu-dyn physics.med-ph
A micro-scale simulation of red blood cell passage through symmetric and asymmetric bifurcated vessels
血液在微毛细管中表现出血细胞比容、流速和有效粘度的异质性。微血管分叉对血细胞的分布和血液流动行为有重要影响。本文对具有发散分叉和会聚分叉的微血管中多个红细胞的二维运动和变形进行了模拟研究。结合流体动力学和膜力学。本文研究了红细胞形状、红细胞压积和细胞膜变形能力对红细胞流变行为和血液动力学的影响。结果表明，以较高流速进入子分支的血液倾向于接受更多的细胞。结果还表明，红细胞在微血管经历了横向迁移的母通道和钝化的速度分布在直段和子分支，这种效果受到影响的形状和初始位置的细胞，红细胞压积，和膜变形能力。此外，观察到汇合尖端周围的无细胞区域。模拟结果与现有的实验结果定性一致。本研究为更好地理解微尺度血流动力学行为提供了基础知识。
2016-02-21 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Micromagnetorotation effects in micropolar magnetohydrodynamic blood flow through stenosis
University of the Peloponnese（伯罗奔尼撒大学）；University of West Attica（西阿提卡大学）
本研究探讨了微磁旋转效应在血管狭窄中血流中的作用，发现其显著影响血流速度、涡量及微旋转，尤其在高血细胞比容和严重狭窄时效果更明显。
2026-01-19 physics.flu-dyn
Haemodynamic analysis using multiphase flow dynamics in tubular lesions
背景和目的：红细胞动力学在某些心血管疾病中的作用受到重视，因此需要进行深入研究。血流的多相模型允许在复杂的血管几何域内局部变化的红细胞密度的分辨率，以及这种建立的血液动力学后果。研究方法：一种新的计算流体动力学求解器，用于模拟多相流，用于建模血流使用水平集的尖锐的接口表示。单相模拟和降阶模型用于压力比较。新的求解器用于数值研究AHA B型病变。研究了红细胞压积和冠状动脉狭窄程度对冠状动脉血流动力学的影响。结果：与单相流模拟的比较表明，考虑红细胞聚集时的压力差异。与单相模拟相比，对于相同的狭窄严重度，多相模拟提供的压降略低。二次流动模式和两相之间的相互作用导致红细胞在微循环结束时聚集，这显著改变了肾小管病变中的红细胞分布、剪切应力和速度。结论：压降和平均速度在多相模型中均未发生强烈变化，但颗粒堆积发生了显著变化，这仅由多相方法揭示。
2021-10-05 physics.flu-dyn
A Modified Suspension-Balance Model for Deformable Particle Suspensions: Application to Blood Flows with Cell-Free Layer
FAMU–FSU College of Engineering（FAMU-FSU工程学院）；University of New Mexico（新墨西哥大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Institute for Successful Longevity, Florida State University（佛罗里达州立大学成功长寿研究所）
本文提出一种改进的悬浮平衡模型，用于模拟血液流动中的无细胞层形成及血流特性，有效捕捉微循环中的血流学特征。
2026-02-05 physics.flu-dyn
How does human blood rheology influence arterial and cardiovascular device hemodynamics? A comprehensive review, discussion, and future directions
Indian Institute of Technology Ropar（印度技术学院罗帕尔分校）
本综述系统评估血液流变学对动脉及心血管器械血流动力学的影响，批判性分析牛顿近似适用性，并总结关键流变效应与未来研究方向。
2026-09-21 physics.flu-dyn physics.med-ph
Time-Dependent Strategy for Improving Aortic Blood Flow Simulations with Boundary Control and Data Assimilation
针对时间依赖主动脉血流模拟，本文融合数据同化与边界优化，利用含噪合成时序数据和 L2 范数验证，显著提升速度、压力及 WSS 预测精度。
2025-01-07 physics.flu-dyn
Gravity influence in one-dimensional blood flow modeling
本文提出将重力引入一维血流模型，并开发了调整边界条件以计算末端动脉阻力的方法，在维持血流的同时估计压力动态变化，适用于多种重力相关场景。
2023-05-11 physics.flu-dyn
Clustering of microscopic particles in constricted blood flow
红细胞（RBC）和微粒的混合悬浮液流过一个圆柱形通道，该通道具有模仿狭窄血管的收缩部。我们的三维格子玻尔兹曼模拟表明，红细胞在收缩前后都被耗尽了。虽然红细胞平均浓度（红细胞压积）为16.5%或23.7%，但其轴向浓度分布与沿中心轴流动的孤立示踪粒子的浓度分布非常相似。然而，最重要的是，我们发现刚性微粒表现出相反的行为。到达通道壁附近的边缘位置时，只有当它们找到合适的间隙以浸入占据通道中心的红细胞密集塞中时，它们才能穿过缩窄部。这导致停留时间延长，并且因此导致收缩部正前方的微粒浓度显著增加。对于诸如药物递送剂或活化的血小板的生物化学活性颗粒，这种聚集可能导致生物化学活性的生理学相关热点。
2016-08-22 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Capillary-size Flow of Human Blood Plasma: Revealing Hidden Elasticity and Scale Dependence
本研究通过强调流体-表面相互作用，揭示了人体血浆在近静态条件下具有尺度依赖的剪切弹性响应及热-机械耦合特性，为医学诊断和器件制造开辟新途径。
2024-09-22 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Patterns Formation in Drying Drops of Blood
一滴人血的干燥表现出耦合的物理机制，如马兰戈尼流，蒸发和润湿性。全血液滴蒸发的最后阶段显示出对于健康人具有良好再现性的规则模式。对贫血和高血脂的人进行了其他实验，并揭示了不同的模式。使用数码相机观察和分析血滴内部的流动：揭示了红细胞（RBC）运动对血滴周边的影响以及其对干燥最终阶段的影响。根据流体力学结合血液学原理，提出并解释了导致干血滴最终图案的机制。血滴蒸发过程被证明仅由Marangoni流驱动。观察到相同的轴对称斑图形成，并且可以预测不同的血滴直径。蒸发质量通量可以预测与一个很好的协议，假设只有知识的胶体的质量浓度。
2010-10-12 physics.flu-dyn
An efficient, localised approach for the simulation of elastic blood vessels using the lattice Boltzmann method
许多数值研究的血液流动强加了刚性壁假设，由于其简单的实施相比，一个完整的耦合到一个固体力学模型。在本文中，我们提出了一个本地化的方法，将弹性壁的影响到血流模拟使用格子玻尔兹曼方法。我们证明，我们的方法是能够更准确地捕捉预期的流动行为在弹性壁血管比刚性壁模型，并实现这一点，而不会损失计算性能。我们还表明，我们的方法可以捕捉壁面剪应力分布的趋势，在个性化的血管几何形状的完全耦合模型。
2021-08-19 physics.flu-dyn
Shape dynamics of a red blood cell in Poiseuille flow
我们使用数值模拟来研究红细胞（RBC）在无约束和约束Poiffille流中的动力学。以前的数值研究与3D囊泡表明，拖鞋的形状在实验中观察到的高毛细管数可以归因于由于在较高的粘度对比度的壁推和向外迁移的趋势的相互作用的双稳态。在本文中，我们研究了这种向外迁移和双稳态使用数值模拟的3D胶囊和提供相图的红细胞动力学和无粘度对比。我们观察到一个双稳态的拖鞋和羊角面包在限制Poietille流的粘度对比，在实验中观察到。
2022-03-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Uncovering near-wall blood flow from sparse data with physics-informed neural networks
近壁血流和壁切应力（WSS）调节主要形式的心血管疾病，但它们具有挑战性，以高保真度量化。WSS的患者特异性计算和实验测量遭受不确定性、低分辨率和噪声问题。物理信息神经网络（PINN）提供了一个灵活的深度学习框架，可以将控制血流的数学方程与测量数据集成在一起。通过利用关于控制方程（本文中为Navier-Stokes方程）的知识，PINN克服了深度学习中的大数据需求。在这项研究中，它显示了如何PINN可以用来改善WSS量化病变动脉血流。具体而言，血液流动的问题，进口和出口边界条件是未知的，解决了同化非常少的测量点。边界条件的不确定性是患者特定计算流体动力学模型中的常见特征。结果表明，PINN可以使用稀疏的速度测量远离壁量化WSS具有非常高的精度，即使没有充分的知识的边界条件。考虑了理想化狭窄和动脉瘤模型中的示例，以证明如何将有关流动物理学的部分知识与部分测量相结合，以获得准确的近壁血流数据。所提出的混合数据驱动和基于物理的深度学习框架在转变心血管疾病的高保真近壁血流动力学建模方面具有很高的潜力。
2021-06-07 physics.comp-ph physics.flu-dyn
The application of the Lattice Boltzmann method to the one-dimensional blood flow dynamics in elastic vessels
用动力学方法研究了扩张血管中血流运动的一维非线性方程。结果表明，在低Knudsen数极限下，非理想气体的格子Boltzmann（LB）模型与顺应性血管的血流方程是渐近等价的。将非理想气体的状态方程转化为压力-腔面积响应。该属性允许对任意压力-管腔面积关系进行建模。几个测试问题被认为是：一个唯一的非线性波在弹性血管中的传播，一个脉冲波在血管中的传播与不同的机械性能（动脉硬化）和动脉分叉，在最后一个问题电阻-电容-电阻（RCR）的边界条件被认为是。与前人的计算结果进行了比较，结果表明该方法具有较好的精度。
2020-02-25 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Immersed boundary finite element method for blood flow simulation
提出了一种高效、精确的数值求解不可压Navier-Stokes方程的浸入边界有限元方法。特别强调具有复杂几何形状的内部流动（血管系统中的血流）。IB方法对于内部流计算成本高，主要是由于大百分比的网格点位于流域之外。在这项研究中，我们采用了局部细化策略，随着域减少的方法，以减少网格，覆盖流域和增加的百分比，落在流域内的网格节点。所提出的方法利用一个高效和准确的有限元求解器与增量压力校正方案（IPCS），以及边界条件强制IB方法数值求解瞬态，不可压缩的Navier-Stokes流方程。我们验证了数值方法的准确性，使用的解析解的Poiquillille流在一个圆柱。我们进一步研究所提出的方法的准确性和适用性，通过考虑复杂的几何形状，如血管和主动脉中的血流，否则将非常难以解决的大多数IB方法的流动配置。我们的方法提供了高精度，如验证示例所示，和高效率，如通过在现成的膝上计算机上的复杂几何形状内的血流的解决方案所示。
2020-07-04 cs.CE physics.flu-dyn
Use of mathematical modeling to study pressure regimes in normal and Fontan blood flow circulations
我们开发了两个数学集中参数模型的血压分布在Fontan血流循环：基于常微分方程的空间均匀模型和基于偏微分方程的空间非均匀模型。本文采用数值模拟的方法研究了心脏压力-容积循环，并研究了肺阻力对心输出量的影响。我们分析了两个初边值问题的非线性抛物型偏微分方程（PDE模型）切换的时间动态边界条件，模型血压分布在心血管系统与Fontan手术和不。我们还得到了非负有界周期解存在唯一的参数值的必要条件。
2018-06-06 math.AP physics.flu-dyn q-bio.TO
Several results from numerical investigation of nonlinear waves connected to blood flow in an elastic tube of variable radius
本文研究了不可压缩流体在弹性壁圆柱管内的流动。管的半径可沿其长度变化。所讨论的问题与人体大动脉中的血流有关，特别是与心脏脉动引起的非线性波传播有关。应用长波近似对血液中的波进行建模。将所得到的变系数模型Korteweg-deVries方程化为一个由3个一阶微分方程组成的非线性动力系统。孤立波产生的概率较低。周期波方程组的模型系统的解决方案进行了研究，它表明，波的后果，不规则的心脏脉动可以模拟由一系列的部分，这样的周期波解决方案。
2015-09-29 nlin.PS physics.flu-dyn
An oscillating motion of a red blood cell and a neutrally buoyant particle in Poiseuille flow in a narrow channel
红细胞的振荡和摆动呼吸（摆动）的两种运动已经在有界Poiffilille流中观察到（Phys.Rev.E85，16307（2012））。为了理解这种运动，我们研究了在窄通道中Poiffille流中形状相同的中性浮力刚性粒子的振荡运动，得到了关键点是粒子与Poiffille流相互作用，其质心在通道中心区域上下移动。由于细胞的质心向通道中心区域迁移，因此只要细胞保持长体形状，其倾角的振荡运动与上述运动相似。但随着细胞质心的上下振荡衰减，倾角的振荡运动也衰减，细胞倾角趋于固定。
2013-04-17 physics.flu-dyn
