Exact Solutions of a Mathematical Model for Fluid Transport in Peritoneal Dialysis

Abstract

A mathematical model for fluid transport in peritoneal dialysis is constructed. The model is based on a nonlinear system of two-dimensional partial differential equations with corresponding boundary and initial conditions. Using the classical Lie scheme, we establish that the base system of partial differential equations (under some restrictions on coefficients) is invariant under the infinite-dimensional Lie algebra, which enables us to construct families of exact solutions. Moreover, exact solutions with a more general structure are found using another (non-Lie) technique. Finally, it is shown that some of the solutions obtained describe the hydrostatic pressure and the glucose concentration in peritoneal dialysis.

Побудовано математичну модель переносу рідини при очеревинному діалізі, яка базується на нелінійній системі двовимірних диференціальних рівнянь з частинними похідними (ДРЧП) з відповідними крайовими та початковими умовами. Шляхом застосування класичного методу Лі встановлено, що базова система ДРЧП (при певних обмеженнях на коефіцієнти) інваріантна відносно нескінченновимірної алгебри Лі, що дозволило побудувати сім'ї точних розв'язків. Крім того, точні розв'язки більш загальної структури знайдено за допомогою іншого неліївського методу. Також встановлено, що деякі з отриманих розв'язків описують гідростатичний тиск та концентрацію глюкози при очеревинному діалізі.