如何在域非常小的生物学精确模型中制作良好的网格

How to make a good mesh in a biologically accurate model with very small domains

我一直在尝试制作组织层的生物学上准确的二维空间模型,其中发生不同的生理过程。这主要包括化学反应、扩散和边界通量。

我正在 COMSOL Multiphysics 中制作这个模型,COMSOL Multiphysics 是一个有限元软件包,可以解决反应扩散系统等不同的物理问题,尽管对于我的问题来说,这可能并不真正相关。

在我的几何结构中,我在组织层的细胞之间有非常小的区域。这些区域用作细胞(结)之间可以发生扩散的开口。这里的网格质量不是很好,如果我想提高质量(主要是通过引入更多元素等),我的模拟时间会大大增加。较低质量的网格也会导致收敛时间更长。我添加了一张几何图片来给出一个想法。我尝试了不同的网格,都具有不同质量的元素和从 16000 到 50000 不等的元素数量。

我在 FEM 方面的背景非常有限,我想知道我是否可以以这样的方式解决这个问题

  1. 不会对生物学产生负面影响(保持组织域 sizes/problem 等在生物学上尽可能准确),
  2. 不会显着增加模拟时间,
  3. 提供更好的网格质量。

所以我很想知道怎么走最好,因为我已经想到了一些事情。

我可以使用质量较差的网格吗(这不是很糟糕,但也不是很好),这样我就可以保持小区域以获得最佳生物学精度并且计算时间相对较短(希望我赢了't 运行 进入收敛错误)。 但也许我遗漏了一些可能性,例如:是否有可能使小域变大,然后在扩散率中添加某种因素。换句话说,如果我想让域变大两倍,我是否将扩散率减半?这在 chemical/physical 法律中是否准确:S。

希望我把问题说清楚了,非常感谢你的帮助。

干杯,

组织模型的网格

我知道这个帖子是几个月前发布的,但我不确定您是否找到了解决方案。

为了找到精度和计算时间之间的关系,您 运行 对您的模型进行网格分析,看看网格大小如何直接影响您期望获得的结果(孔隙压力,流体速度、应变等)这将使您能够针对您的特定问题确定最合适的网格策略。

此外,您可能需要记住,material 的扩散速率将取决于孔径和渗透率(根据达西定律),因此取决于您所做的假设你的本构法和问题边界条件的实施,你可能 simplify/enlarge 你模型中的一些较小的域,只要它们在你之前所做的假设之内。