细胞微环境中的力场对细胞的生长和发育起着举足轻重的作用,人们对应力应变与组织构建的关系、体外构建组织的最适条件以及细胞感受外界力刺激的力学传递机制还不清楚。在外界可控的流动条件下,可以通过研究三维多孔细胞支架孔径、孔隙率与孔形等尺度参数的影响规律,揭示细胞的力学传递机制,最终达到指导组织工程构建的目的。本文基于固体大变形非线性理论与流体稳定层流理论,利用FLUENT UDF程序计算得到了三维球形孔和正方体孔多孔细胞支架模型非线性流固耦合细胞表面的应力与应变场,得到多孔细胞支架孔径、孔隙率和孔形等尺度参数对组织工程实验的影响规律。1)刚性壁结果与非线性流固耦合的比较对于同一种模型,相对于刚性壁结果,非线性流固耦合结果所得到的速度、壁面剪应力、切变率和静压的最大值、最小值、平均值和中值都比较小;非线性流固耦合得出的壁面剪应力分布更集中;孔半径越大孔隙率越小,刚性壁结果与非线性流固耦合结果的差异就越大,因此不考虑非线性流固耦合是不合理的。2)孔隙率与孔径的影响从速度的云图可以看出,速度的变化受孔径大小的影响不大,而孔隙率的变化很大程度上影响着速度的变化;而壁面剪应力既受孔隙率的影响,又受孔径的影响,且孔径对其的影响要大于孔半径的影响;对于固体域位移绝对值最大值,孔半径对其影响作用不大,但对于四种孔半径,随着孔隙率的增加,固体场位移最大值呈现先减后增的趋势,孔隙率为77%时固体场位移最小;孔径一定时随着孔隙率的增加以及孔隙率一定时随着孔径的增加,等效剪应变与等效剪应力的分布越集中。3)孔形的影响对比相同孔隙率,相同孔半径球形孔与正方体孔力学模型,对于流体量,含正方体孔力学模型得到的壁面剪应力场与切变率场较含球形孔的力学模型值要小,速度与壁面静压场值较大,但对于固体量球形模型有较小的正应力、正应变、最大剪应力和最大剪应变,而正方体模型有较小的平均剪应力和平均剪应变,较大的位移,即正方体孔模型位移较大,但最大剪应力较小。