作为给机体组织传输氧气的主要途径,红细胞在所有脊椎动物和一些非脊椎动物中扮演者非常重要的角色,从生物角度上看,一个健康的人类红细胞常态下是双凹面蝶形的液态胶囊状,最大直径接近于毛细血管的直径。当红细胞穿过毛细血管的时候会遭遇血流的阻力,从而导致红细胞发生形变。红细胞变形功能是否正常直接与一些血液疾病相关,因此,研究毛细血管微循环中红细胞的运动与变形,揭示红细胞运动行为的机理,可以为相关的血液疾病提供非常有价值的理论知识。一方面,本文总结了微循环中红细胞机械行为研究的很多经验、理论以及数值方法。根据毛细血管微循环的特殊性,对各种数值方法的优、缺点进行分析对比。提出了一种格子Boltzmann方法与水平集方法相结合的数值方法对毛细血管微循环血流模拟仿真,并详细论述了该数值方法的原理,验证了该方法的合理性与高效性。另一方而,通过仿真实验得到的数据,分析了血流的各种基本量对红细胞运动变形的影响,如红细胞半径、粘滞度和密度等,观察了红细胞的聚合与离散行为,得出毛细血管微循环血流中红细胞在不同血液流体环境中运动变形的相关结论。在本文的仿真中,将毛细血管壁模拟为刚性直圆管,红细胞模拟为内含不可压缩的牛顿流体的双凹面碟形弹性薄膜胶囊,毛细血管微循环血流环境模拟为具有不同性质、不可压缩的单相流体,并且该单相流的流动状态为层流,满足边界无滑移条件。本文使用Navier-Stokes方程作为运动控制方程,并在微观上使用格子Boltzmann方程描述其运动。另外,本文将利用定向粒子修正的局部水平集方法追踪由流体性质不连续而存在边界。将格子Boltzmann方法与水平集方法结合起来,模拟红细胞在毛细血管微循环中运动,为红细胞在毛细血管微循环中的运动的研究和与红细胞有关的临床医学提供了理论参考。