活性诱导的模型哑铃型游动者团簇：流体动力学相互作用的作用

采用流体粒子动力学方法，我们数值研究了流体动力学相互作用对活性悬浮液集体动力学的影响，所用模型为一种简化的细菌运动模型：每个微生物被建模为具有预设偶极力对的冲程平均哑铃型游动者。结合模拟与定性论证，我们表明，当游动者之间的间距与其尺寸相当时，其运动受到活性诱导的流体动力力的强烈影响。为进一步理解这些效应，我们在存在热涨落的情况下研究了游动者的半稀悬浮液。对有和无流体动力学相互作用的模拟进行直接比较显示，前者在相对较小的体积分数下增强了动态团簇现象；在我们所选模型中，这种团簇行为的关键因素是一个游动者被另一个游动者因活性力而产生的流体动力学捕获。此外，迁移率（包括平动和转动）的密度依赖性在有和无流体动力学相互作用时表现出截然不同的行为；我们认为这与团簇倾向有关。我们的研究阐明了一个事实：流体动力学相互作用不仅影响活性悬浮液中的动力学路径，还会导致其稳态性质发生重大变化。