A numerical method for osmotic water flow and solute diffusion with deformable membrane boundaries in two spatial dimension
A numerical method for osmotic water flow and solute diffusion with deformable membrane boundaries in two spatial dimension
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二维空间可变形膜边界渗透水流和溶质扩散的数值方法
DOI：
10.1016/j.jcp.2017.09.006
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发表时间：
2017
影响因子：
4.1
通讯作者：
Mori, Yoichiro
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yao, Lingxing;Mori, Yoichiro
渗透力和溶质扩散越来越被视为在细胞运动中起着重要作用。在这里，我们提出了一个数值方法，允许研究扩散，渗透和机械效应之间的相互作用。在由可变形膜划分的区域中，具有吸附活性的溶质服从对流扩散方程。界面膜允许跨膜水流，其由跨膜的渗透压差和机械压差决定。数值方法是基于浸没边界方法的流固耦合和笛卡尔网格嵌入边界方法的溶质。我们证明了我们的数值算法与渗透发动机，最近提出的细胞推进机制的测试情况。
Osmotic forces and solute diffusion are increasingly seen as playing a fundamental role in cell movement. Here, we present a numerical method that allows for studying the interplay between diffusive, osmotic and mechanical effects. An osmotically active solute obeys a advection–diffusion equation in a region demarcated by a deformable membrane. The interfacial membrane allows transmembrane water flow which is determined by osmotic and mechanical pressure differences across the membrane. The numerical method is based on an immersed boundary method for fluid–structure interaction and a Cartesian grid embedded boundary method for the solute. We demonstrate our numerical algorithm with the test case of an osmotic engine, a recently proposed mechanism for cell propulsion.
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