刚性圆柱与同心弹性管间隙中的轴向蠕动流

我们研究了刚性圆柱与同心弹性管之间环形间隙中的瞬态轴向蠕动流。该间隙最初充满薄流体层。本研究关注粘弹时间尺度，在此尺度下固体变形的速率与流体速度具有相同的数量级。我们采用弹性壳模型和润滑近似，得到了一个控制粘弹相互作用的受迫非线性扩散方程。在液体前沿推进至具有可忽略液膜层（相比于弹性管的径向变形）的构型中，控制方程退化为受迫多孔介质方程，我们给出了该方程的几个闭式解。在初始液膜层不可忽略的情况下，利用自相似性设计了压力驱动液体前沿的传播定律。当在管上施加推进外力时，偶极子结构的形成被证明在诱导流动和变形机制的初始阶段占主导地位。这些是多孔介质方程偶极子解的变体。最后，由于压力传播的速率随液膜高度的增加而减小，我们表明可以创建孤立的移动变形图案并将其叠加，以生成移动的类波变形场。所提出的粘度与弹性之间的相互作用可应用于软体机器人和微观或更大尺度游泳器等领域，从而允许对轴对称柔顺边界进行时间相关控制。