In this study, we proposed a three-dimensional dynamic model under the diffuse interface description for the single crawling cell. From the developed model, we described the clear evolution processes for crawling neutrophil and assessed the reliable quantitative chemotactic property, which confirmed the high possibility of adequate predictions. To establish the system considering of multiple mechanisms such as, diffusion, chemotaxis, and interaction with surface, a diffuse interface model is employed.
This paper proposes a three-dimensional haptotaxis model to simulate the migration of the population of cancer cells. The invasion of the cancer cells relates with the hapto- and the effect of the energy between cells and (ECM). The diffuse interface model is employed, which incorporates haptotaxis mechanism and interface energies. The semi-implicit Fourier spectral scheme is adopted for efficient complications. The simulation results reveal rich dynamics of cancer cells migration.
흡착형 세포의 이동에 있어 세포와 바닥면간의 상호작용은 매우 중요한 역할을 한다. 본 논문은 주화성에 의한 흡착형 세포의 이동에 있어 세포와 바닥면과의 상호작용에 따른 영향을 보이기 위해 확산계면모델을 바탕으로 한 3 차원의 입체 모델을 제안한다. 세포와 바닥면간의 영향을 표현하기 위해 세포 주위 물질과의 관계를 고려한 경계에너지를 고려하였다. 본 연구에서 적용한 확산계면모델은 경계에너지, 주화성, 확산성을 모두 고려한 다중 메커니즘 모델로서 흡착형 세포이동의 역학적 특성을 정확히 예측하는데 있어 높은 신뢰성을 보일 것이라 기대된다.
In this paper, the shock waves in compressible solids and liquids are simulated using a six-equation diffuse interface multiphase flow model that is extended to the Cochran and Chan equation of state. A pressure relaxation method based on a volume fraction function and a pressure-correction equation are newly implemented to the six-equation model. The developed code has been validated by a shock tube problem with liquid nitromethane and an impact problem of a copper plate on a solid explosive. In addition, a new problem, an impact of a copper plate on liquid nitromethane, has been solved. The present code well shows the wave structures in compressible solids and liquids without any numerical oscillations and overshoots. After the impact of a solid copper plate on liquid, two shock waves (one propagates into liquid and the other into solid) are generated and a material interface moves to the impacting direction. The computational results show that the shock velocity inside the liquid linearly increases with the impact velocity.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제5권3호
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pp.325-332
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2013
Diffuse interface model for numerical analysis was used to compute supercavitating flows around various cavitators. The ambient pressures of 2 atm permitted cavitation studies in a range of cavitation number, ${\sigma}=0.1$ to 1.0 on selected conical and disk-headed cavitors. The computed results were compared with relation by Reichardt. Drag coefficient obtained from pressure forces acting on the cavitator also compared well with those obtained from analytical relations.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제3권4호
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pp.263-273
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2011
The diffuse interface model of Saurel et al. (2008) is used for the computation of compressible cavitating flows around underwater missiles. Such systems use gas injection and natural cavitation to reduce drag effects. Consequently material interfaces appear separating liquid and gas. These interfaces may have a really complex dynamics such that only a few formulations are able to predict their evolution. Contrarily to front tracking or interface reconstruction method the interfaces are computed as diffused numerical zones, that are captured in a routinely manner, as is done usually with gas dynamics solvers for shocks and contact discontinuity. With the present approach, a single set of partial differential equations is solved everywhere, with a single numerical scheme. This leads to very efficient solvers. The algorithm derived in Saurel et al. (2009) is used to compute cavitation pockets around solid bodies. It is first validated against experiments done in cavitation tunnel at CNU. Then it is used to compute flows around high speed underwater systems (Shkval-like missile). Performance data are then computed showing method ability to predict forces acting on the system.
Cell migration is one of the essential mechanisms responsible for complex biological processes. Intensive researches have begun to elucidate the mechanisms and search intriguing conditions for efficient control of cell migration. One general mechanism that is widely applicable for cells including Escherichia coli, amoebae and endothelial cell is chemotaxis. The single cell study for bacterial chemotaxis has an advantage over studies with the population of cells in providing a clearer observation of cell migration, which leads to more accurate assessments of chemotaxis. In this paper, we propose a three-dimensional model considering a single bacterium to study its chemotaxis. The semi-implicit Fourier spectral method is applied for high efficiency and numerical stability. The simulation results reveal rich dynamics of cell migration and provide quantitative assessments of bacterial chemotaxis with various chemoattractant gradient fields.
Cell migration is one of the essential mechanisms responsible for complex biological processes. Intensive researches have begun to elucidate the mechanisms and search intriguing conditions for efficient control of cell migration. One general mechanism which is widely applicable for cells including neutrophil, Escherichia coli and endothelial cell is chemotaxis. Especially, understanding the chemotactic mechanics of cell crawling has important implications for various medical and biological applications. The single cell study for chemotaxis has an advantage over studies with the population of cells in providing a clearer observation of cell migration, which leads to more accurate assessments of chemotaxis. In this paper, we propose a three-dimensional model considering a single crawling cell to study its chemotaxis. The semi-implicit Fourier spectral method is applied for high efficiency and numerical stability. The simulation results reveal rich dynamics of cell.
환경모델링 기법은 비선형 오염유출현상을 구조화하여 배출특성 규명 및 정책대안의 영향예측 도구로서 활용도가 증가하고 있다. 반면 복잡한 입력 매개변수의 구성은 모형운영에 있어 비정량적 수치의 적용가능성을 내포하고 있다. 이러한 한계성을 극복하기 위해 최근 들어 GIS와 정보기술의 연계를 통한 자료관리 및 모형 매개변수 산출을 위한 연구들이 활발히 진행 중에 있다. 이에 본 연구의 목적은 NGIS사업을 통해 축척된 지형공간 자료와 GIS의 공간분석기능을 연계하여 유역 오염유출모형인 HSPF의 운영정보 생성을 지원하는 정보시스템을 개발하는데 있다. 주 연구내용은 시스템 분석 및 설계, 기초 데이터 수집과 DB 구축, 지형 매개변수 산정을 위한 GIS-HSPF의 통합 인터페이스 구축이다. 개발된 KBASIN-HSPF는 EPA에 의해 개발된 BASIN의 유역분할, 하천망생성, 지형특성계수 산정 기능과 함께 우리나라의 지형 오염원 기상정보의 저장구조를 고려한 데이터 모델링, Thiessen망에 준한 강우자료 보정 그리고 HSPF 모형운영정보 생성 및 전환기능을 포함하고 있다. KBASIN-HSPF는 기존의 오염유출모델링을 위해 자료준비부터 정보연계, 모형운영까지 분산된 환경에서 수행되었던 것을 통합환경하에서 진행함으로써 정보의 질적보장과 정보전환의 표준화방안을 제시하는 정보분석시스템이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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