Projektdaten

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Adaptive isogeometrische dreidimensionale Phasenfeldmodellierung zur morphologischen Evolution von Lipid-Doppelschichten in Wech-selwirkung mit Strömungsfeldern und elektrischen Feldern

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Das Hauptziel dieses Forschungsvorhabens ist es, ein dreidimensionales Modell zur morphologischen Entwicklung von ein- und mehrkomponentigen Lipidmembranen unter gekoppelten Strömungsfeldern und elektrischen Feldern zu implementieren. Dafür soll ein thermodynamisch konsistentes Phasenfeldmodell von mehrkomponentigen Vesikeln unter dem Einfluss von intra- und extrazellulären Flüssigkeiten entwickelt werden, welches die Phasentrennungsdynamik, das sog. 'Budding' und 'Fission'( Spaltung) sowie die Vesikel-Hydrodynamik koppelt. Dieses Modell soll Adsorptions-/Desorptionsprozesse an der Membran und den Transport krümmungsinduzierenden Moleküle in das Fluid und von der Membran berücksichtigen. Ebenso ist eine Erweiterung des Phasenfeldmodells auf Vesikel-Elektrohydrodynamik angedacht, um Effekte der Fluidströmung und elektrschen Feldern auf die Vesikel zu erfassen. Es soll dazu eine dreidimensionale adaptive IGA-Formulierung basierend auf 'Truncated Hierarchical B-Splines' (THB-splines) implementiert werden, welche eine lokale Verfeinerung und Vergröbung erlaubt. Darüber hinaus erfüllen THB-Splines die Anforderung an globale C1-Stetigkeit; die zugrunde liegenden partiellen Differentialgleichungen sind vierter Ordnung.