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基于速度源修正的浸入边界-晶格玻尔兹曼法研究仿生微流体驱动模型: 2014年; 浸入边界—晶格波尔兹曼法在流固耦合等复杂的流体系统中得到广泛的应用.本文采用基于速度源修正的浸入边界—晶格玻尔兹曼法,建立了仿生微流体驱动模型,创新性地将波动弹性体的速度引入晶格玻尔兹曼方程,避免了传统浸入边界—晶格玻尔兹曼法中浸入边界速度-结构变形-力之间的转换,提高了计算效率和准确率.研究了行波波动细丝对流场内流动速度和压力的影响,重点分析了驱动模型各项参数对微流体的驱动效果.研究结果表明:细丝长度、频率、振幅的增加引起出口处流量的增加;波长、流体粘滞系数以及细丝位置与出口处流量呈复杂的非线性关系.; 刘飞飞魏守水魏长智任晓飞; 关键词：浸入边界法

微血管红细胞流动的数值化仿真: 2010年; 目的研究微血管中红细胞特性,为治疗微血管疾病和研究微流体提供依据。方法采用计算流体力学方法(CFD)来研究微血管中血液流动的特性,用连续介质方法仿真微血管中红细胞之间以及红细胞和血管壁的相互作用;用流体体积法(VOF)仿真微血管中红细胞的变形和聚集。结果通过仿真结果得出微血管中红细胞在血浆中流动特性的数值化结果。结论数值化仿真微血管中红细胞的变形,能够部分得出导致微血管疾病的原因,可对日常保健和临床诊断起到指导作用。; 崔建强魏守水杨婷何晓川; 关键词：红细胞微血管计算流体力学

介电润湿驱动的变焦液体透镜电动力学分析被引量：2: 2019年; 为增进对液体微透镜变焦的动力学特征的理解,将晶格玻尔兹曼方法与电动力模型相结合,提出了一种晶格玻尔兹曼-电动力(LB-ED)方法研究介电润湿(EWOD)驱动的变焦液体微透镜原理.采用晶格玻尔兹曼方法求解Navier-Stokes方程以研究透镜的变焦过程,引入新的分布函数求解电场分布以计算驱动透镜变焦的电场力.首先数值分析了EWOD效应,并与理论分析及实验结果进行对比,验证数值方法的准确性;然后研究了电压对EWOD驱动的变焦液体透镜焦距的影响;分析了透镜变焦的动态过程;最后讨论了绝缘液体黏度对透镜响应时间及系统稳定性的影响.研究表明:不仅低电压下接触角变化与Lippmann-Young方程吻合良好,且高电压时出现接触角饱和现象,与实验结果一致,数值方法正确;根据数值计算和理论推导,建立了电压与焦距的关系;施加电压的初始时刻,电场力引起接触角突变,透镜需要延迟时间响应接触角的变化;发现绝缘液体黏度过小,系统处于振荡状态,黏度过大,系统处于过阻尼状态.合适的液体黏度可以使系统性能达到最佳.; 任晓飞魏长智刘飞飞魏守水; 关键词：电流体动力学

基于总能形式的耦合的双分布函数热晶格玻尔兹曼数值方法被引量：1: 2015年; 双分布函数热晶格玻尔兹曼数值方法在微尺度热流动系统中得到广泛的应用.本文基于晶格玻尔兹曼平衡分布函数低阶Hermite展开式,创新性地提出了包含黏性热耗散和压缩功的耦合的双分布函数热晶格玻尔兹曼数值方法,将能量场内温度的变化以动量源的形式引入晶格波尔兹曼动量演化方程,实现了能量场与动量场之间的耦合.研究了考虑黏性热耗散和压缩功的和不考虑的两种热自然对流模型,重点分析了不同瑞利数和普朗特数下流场内的流动情况以及温度、速度和平均努赛尔数的变化趋势.本文实验结果与文献结果一致,验证了本文数值方法的可行性和准确性.研究结果表明:随着瑞利数和普朗特数的增大,方腔内对流传热作用逐渐增强,边界处形成明显的边界层;考虑黏性热耗散和压缩功的模型对流作用相对增强,黏性热耗散和压缩功对自然对流的影响在微尺度流动过程中不能忽略.; 刘飞飞魏守水魏长智任晓飞; 关键词：自然对流

一种模拟三维红细胞变形的前向跟踪式格子Boltzmann方法: 2011年; 将前向跟踪法与晶格波尔兹曼法相结合,研究三维双凹碟形胶囊式红细胞的变形。将红细胞模拟为内含牛顿流体的双凹碟形弹性薄膜胶囊,将薄膜内外的液体看做是具有不同物理特性的流体;使用晶格波尔兹曼方法的多块策略,改善细胞模型附近的网格,增加三维计算的准确度和效率。使用的细网格仅覆盖每个计算轴的40%,较同时选用离散为连接4 098个点的8 192个三角元的细胞薄膜模型,这不仅可以提高网格分辨率,而且还能节省计算时间。从理论上证明,在雷诺数不大于0.25的剪切流中,惯性作用对细胞变性的影响很小,同时得到无因次参数为0.05、细胞内外黏度比为0.2时三维健康红细胞的360°稳定坦克履行为。不仅成功模拟了惯性作用下典型的三维红细胞坦克履行为,而且使用的细网格仅占整个计算区域的6.4%,在保证计算准确度的同时,提高了计算效率,为模拟三维红细胞变形提供了一种更加可行的途径。; 杨婷魏守水崔建强

一种超声蠕动微流体驱动模型的动力学研究: 2012年; 提出了基于超声行波和体积置换原理的超声蠕动微流体驱动模型.阐述了模型的驱动原理;利用有限元模型进行模态分析,预测了振动模态的谐振频率;通过瞬态动力学分析和谐响应分析观察腔体移动情况,得到了模型的幅频响应特性.为准确进行流体驱动效果分析,在模型内部填充流体介质进行声固耦合分析,得到了各个模态的振型和频率.通过对B(0,5)模态进行流固耦合分析,得到了模型内流体的运动情况,流体域的最大前向速度为15.5mm/s,最大体积流量为13.3ml/min.; 魏守水张丹丹魏长智王国雷; 关键词：微流体模态分析

基于PLR-DTW的ECG身份识别方法被引量：2: 2013年; 为提高心电(ECG)身份识别方法的正确率同时降低算法复杂度,本文提出了一种新的基于分段线性表示(PLR)和动态时间规整(DTW)的ECG身份识别方法。该方法首先对ECG信号进行预处理,根据R波峰值点提取ECG周期波形;再采用PLR法对ECG平均周期信号降维,提取其有效特征;最后用改进的DTW法衡量测试数据和模板之间的相似度,得到匹配结果。在PTB和MIT-BIH ECG数据库的验证下,与基于小波变换的ECG身份识别方法相比,该方法的身份识别正确率提高了近8%,算法的运行时间降低了近30%,该方法为基于ECG身份识别的工程应用提供了良好的理论基础。; 杨立才沈君鲍淑娣魏守水; 关键词：身份识别心电信号

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国家自然科学基金(51075243)