微通道椭圆截面中主动棒的边界积聚

许多有运动能力的微生物和仿生微粒子已成功建模为主动棒——具有自主推进能力的细长体。主动棒在约束下的动力学特征之一是其在墙面的积聚趋势。与被动粒子不同，被动粒子通常会沉积并在墙面停止运动，而积聚的主动棒继续沿墙面运动、重新取向，甚至可能从墙面逃逸。主动棒在墙面和墙外的动力学行为导致了复杂且非平凡的分布。本文通过研究椭圆扰动的管状微通道（即具有圆形截面的圆柱约束，常见于自然界和各种应用中），探讨了墙曲率对主动棒分布的影响。通过为单个主动棒构建计算模型并进行蒙特卡罗模拟，我们发现主动棒倾向于集中在墙曲率最高的 LOCATION。随后我们研究了主动棒积聚分布如何依赖于背景流和取向扩散。最后，我们使用简化的数学模型解释了为何主动棒倾向于在高曲率位置积聚的原因。