非均匀黏度 Stokes 流体中的轴对称 Squirmer
流体动力学
2020-07-01 v1
摘要
本文数值研究了在黏度依赖于营养物浓度的复杂流体中,轴对称微型游动者的纤毛运动与摄食。该微型游动者被建模为具有球几何形状,纤毛拍动由滑移速度建模;即采用了一个 squirmer 模型。考察球状 squirmer 游动与摄食之间的耦合,发现当以无量纲 Péclet 数表征的平流力与扩散输运之比适中时(Pe≈10),非均匀黏度环境对游动速度和摄食的影响最为显著。这些变化与 squirmer 表面压力力的显著增加相关。发现扁球状 squirmer 中的游动和摄食变化比长球状更为显著。最有趣的是,squirmer 表面上非平凡对称滑移边界条件(在恒定黏度流体中导致零净运动)在与不对称营养物边界条件结合时,可产生非零推进。对称流体边界条件可导致非对称推进这一事实,对复杂流体中人工微型游动者及其他低 Re 的 squirmer 的设计具有启示意义。
引用
@article{arxiv.1904.01946,
title = {Axisymmetric Squirmers in Stokes Fluid with Nonuniform Viscosity},
author = {Patrick S. Eastham and Kourosh Shoele},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.01946},
year = {2020}
}