微流控芯片通道 50–200 μm,曲率半径 <5×通道高,用传统四面体网格需 800 万单元才能捕捉壁面梯度。 immersed boundary 法把笛卡尔网格套在 STL 上,网格量压到 120 万,笔记本 GPU 就能跑。先做网格无关性验证,把 y+ 降到 0.8,再决定买许可证,省下一台工作站预算。
细胞培养液里带 3% CO? 气泡,直径 20–60 μm。 VOF 界面锐化系数 0.5 时,气泡在 T 型路口后缘被数值抹平,导致壁面剪切力(WSS)假性升高 8%。 Level-Set 默认重新初始化,界面厚度 1.5 网格,能把 WSS 误差压到 2%,许可证贵 15%,发论文却少一次返工。
模拟细胞贴壁,需要把受体–配体结合写成自定义函数。 continuous film 把细胞当液体薄膜,计算快但给不出单细胞轨迹。 discrete adhesion 用 DEM-LBM 耦合,一条通道 5000 颗粒,时间步 10?? s,一夜算 0.1 s 物理时间。确认软件支持 UDF 热加载,再买多核并行授权,否则颗粒数砍半,结果发不了高水平期刊。
通道长 10 mm,网格 500 万,32 核并行效率 92%,64 核掉到 78%。厂商报价按核数阶梯跳,32→64 核价差 1.2 万 USD。跑基准算例,把并行效率 80% 对应的核数记下来,只买这个档位,剩下预算留给内存扩容。
大涡模拟(LES)+ 颗粒追踪,每个单元附加 48 字节粒子链表,500 万单元把内存拉到 240 GB。下单前用厂商自带 benchmark 把模型跑通,看任务管理器峰值,再决定 256 GB 还是 512 GB。内存买小,求解器被 OOM 杀掉,算一天的数据直接蒸发。
软件安装完先跑 2D lid-driven cavity Re=1000,把中心速度分量与 Ghia 1982 数据比对,误差 <0.01% 说明数值格式靠谱。误差 0.1% 以上,后续微流控模拟再花哨也会被审稿人质疑“算法本身不精”。这一步不过,直接退货,省得后面扯皮。
微流控芯片原厂给 STL,三角面片 0.5 μm 一个节点,导入 CFD 后曲面出现锯齿,壁面剪切力噪声 ±15%。用 STEP 格式,NURBS 曲面保留,导入后网格质量 skewness <0.75,WSS 噪声降到 ±3%。让代工厂提供 STEP,价格比 STL 贵 200 元,一次付清,后端模拟省两周修网格时间。