采用基于流固耦合的有限元方法, 对二维模型中的双囊泡组合在微管流中惯性迁移现象进行系统研究。研究结果表明: 初始位置对称的两个圆形囊泡惯性迁移的平衡位置始终关于管道中央对称, 且随着雷诺数(Re)的增加, 其平衡位置会越来越靠近管道中央。其次, 对由圆形囊泡和椭圆形囊泡组成的双囊泡体系, 当圆形囊泡和椭圆形囊泡初始位置分别位于管道两侧时, 圆形囊泡惯性迁移的平衡位置随着雷诺数的增加几乎不变, 但椭圆形囊泡向管道中心偏移并跨过中心向管道另一侧偏移, 最后随着雷诺数的增加而缓慢向壁面移动, 并在Re≥500时, 椭圆形囊泡的径向位移达到最大值。当圆形囊泡和椭圆形囊泡位于管道同侧时, 随着雷诺数的增加, 无论椭圆形囊泡是前置或后置, 其最终平衡位置更接近管道壁面。根据囊泡的受力阐释了其背后的物理机制, 相关结果可促进惯性微流控技术在囊泡的精准分离和操控等方面的应用。

基于结构力学的有限元方法, 采用软球的面积和相邻球数分布研究重力作用下软球壳的二维堆积结构, 并分析堆积结构的填充率、势能等特性。研究表明: 软球壳堆积过程是无序的, 并没有取向偏好。堆积结构有不同的类型, 且不同类型对应不同的面积和相邻球数分布, 其呈现多分散特征。堆积结构的面积变化率与堆积结构的势能正相关, 面积变化率越大, 势能越大, 且结构类型的势能随着模量增大而减少。对于具有不同半径的双分散软球壳的堆积结构, 软球的面积与相邻球数之间, 呈现出近似线性关系, 且结构中半径较大的软球数量越多, 结构所具有的势能越大。本研究有助于提高对细胞等软物质堆积结构的几何和拓扑性质的理解, 为分析软球壳等活组织和材料提供了计算依据。