實(shí)驗(yàn)室 CFD 軟件選購：讓細(xì)胞灌注模擬一次算準(zhǔn)的七條硬指標(biāo)

1. 網(wǎng)格策略： unstructured tetra 還是 immersed boundary？

微流控芯片通道 50–200 μm，曲率半徑 <5×通道高，用傳統(tǒng)四面體網(wǎng)格需 800 萬單元才能捕捉壁面梯度。 immersed boundary 法把笛卡爾網(wǎng)格套在 STL 上，網(wǎng)格量壓到 120 萬，筆記本 GPU 就能跑。先做網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證，把 y+ 降到 0.8，再?zèng)Q定買許可證，省下一臺(tái)工作站預(yù)算。

2. 多相流模型： VOF 還是 Level-Set？

細(xì)胞培養(yǎng)液里帶 3% CO? 氣泡，直徑 20–60 μm。 VOF 界面銳化系數(shù) 0.5 時(shí)，氣泡在 T 型路口后緣被數(shù)值抹平，導(dǎo)致壁面剪切力（WSS）假性升高 8%。 Level-Set 默認(rèn)重新初始化，界面厚度 1.5 網(wǎng)格，能把 WSS 誤差壓到 2%，許可證貴 15%，論文卻少一次返工。

3. 細(xì)胞黏附子模型： continuous wall film 還是 discrete adhesion？

模擬細(xì)胞貼壁，需要把受體–配體結(jié)合寫成自定義函數(shù)。 continuous film 把細(xì)胞當(dāng)液體薄膜，計(jì)算快但給不出單細(xì)胞軌跡。 discrete adhesion 用 DEM-LBM 耦合，一條通道 5000 顆粒，時(shí)間步 10?? s，一夜算 0.1 s 物理時(shí)間。確認(rèn)軟件支持 UDF 熱加載，再買多核并行授權(quán)，否則顆粒數(shù)砍半，結(jié)果發(fā)不了高水平期刊。

4. 并行授權(quán)：核數(shù)翻倍 ≠ 速度翻倍

通道長 10 mm，網(wǎng)格 500 萬，32 核并行效率 92%，64 核掉到 78%。廠商報(bào)價(jià)按核數(shù)階梯跳，32→64 核價(jià)差 1.2 萬 USD。跑基準(zhǔn)算例，把并行效率 80% 對(duì)應(yīng)的核數(shù)記下來，只買這個(gè)檔位，剩下預(yù)算留給內(nèi)存擴(kuò)容。

5. 內(nèi)存胃口： 1 萬單元 ≈ 1 GB RAM

大渦模擬（LES）+ 顆粒追蹤，每個(gè)單元附加 48 字節(jié)粒子鏈表，500 萬單元把內(nèi)存拉到 240 GB。下單前用廠商自帶 benchmark 把模型跑通，看任務(wù)管理器峰值，再?zèng)Q定 256 GB 還是 512 GB。內(nèi)存買小，求解器被 OOM 殺掉，算一天的數(shù)據(jù)直接蒸發(fā)。

6. 結(jié)果驗(yàn)證：自帶 Lid-driven cavity 算例必須過 0.01% 誤差

軟件安裝完先跑 2D lid-driven cavity Re=1000，把中心速度分量與 Ghia 1982 數(shù)據(jù)比對(duì)，誤差小于0.01% 說明數(shù)值格式靠譜。誤差百分之零點(diǎn)一以上，后續(xù)微流控模擬再花哨也會(huì)被審稿人質(zhì)疑“算法本身不精"。這一步不過，直接退貨，省得后面扯皮。

7. 文件格式： STL 還是 STEP？

微流控芯片原廠給 STL，三角面片 0.5 μm 一個(gè)節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)入 CFD 后曲面出現(xiàn)鋸齒，壁面剪切力噪聲 ±15%。用 STEP 格式，NURBS 曲面保留，導(dǎo)入后網(wǎng)格質(zhì)量 skewness <0.75，WSS 噪聲降到 ±3%。讓代工廠提供 STEP，價(jià)格比 STL 貴 200 元，一次付清，后端模擬省兩周修網(wǎng)格時(shí)間。