This thesis presents the development of a comprehensive finite element model for the human erythrocyte. The composite cell membrane is described by a two-layer, viscoelastic, anisotropic model, which is numerically implemented with tailored finite elements. A preconditioner is developed to remedy the ill-conditioning problem attributed to the thinness of the membrane. A novel monolithic fluid-structure interaction approach that allows for large rotations of the structure realizes the coupling of the membrane to the cytosol and to the blood plasma. The resulting numerical model shows excellent agreement with experimental data obtained with laser trap experiments. Furthermore, for the first time, all experimentally observed motions of an erythrocyte in steady shear flow can be reproduced numerically.     «

This thesis presents the development of a comprehensive finite element model for the human erythrocyte. The composite cell membrane is described by a two-layer, viscoelastic, anisotropic model, which is numerically implemented with tailored finite elements. A preconditioner is developed to remedy the ill-conditioning problem attributed to the thinness of the membrane. A novel monolithic fluid-structure interaction approach that allows for large rotations of the structure realizes the coupling o...     »

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines umfassenden Finite-Elemente Modells für menschliche Erythrocyten. Die zusammengesetzte Zellmembran wird durch ein zweischichtiges, viskoelastisches, anisotropes Modell beschrieben, das mittels maßgeschneiderter Finite-Elemente numerisch umgesetzt wird. Ein neurartiger Vorkonditionierer sorgt für eine gute Konditionierung des Problems trotz dünnwandiger Strukturen. Die Entwicklung eines neuen monolithischen Ansatzes für Fluid-Struktur Wechselwirkung ermöglicht die Simulation rotierender Strukturen und wird für die Kopplung der Zellmembran mit dem Zytosol und dem Plasma eingesetzt. Das numerische Modell zeigt eine hervorragende Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen in optischen Fallen. Außerdem können zum ersten Mal alle beobachteten Zellbewegungen in Scherfluss numerisch reproduziert werden.     «

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines umfassenden Finite-Elemente Modells für menschliche Erythrocyten. Die zusammengesetzte Zellmembran wird durch ein zweischichtiges, viskoelastisches, anisotropes Modell beschrieben, das mittels maßgeschneiderter Finite-Elemente numerisch umgesetzt wird. Ein neurartiger Vorkonditionierer sorgt für eine gute Konditionierung des Problems trotz dünnwandiger Strukturen. Die Entwicklung eines neuen monolithischen Ansatzes für Fluid-Struk...     »