屈曲不稳定性在所有尺度下为球形泳动体提供惯性推力
流体动力学
2017-12-06 v1 软凝聚态物质
摘要
微型泳动体，以及其中备受期待的微型机器人，通常必须在粘性力占主导的流动中运动，其特征为低雷诺数（Re）。这意味着对可能的身体运动序列存在约束，即必须是非互易的。此外，强阻力的存在限制了所能达到的速度范围。本文提出一种泳动机制，利用压力波触发的屈曲不稳定性来推进一个球形空心壳。通过宏观实验模型，我们展示了在所有Re区间均能产生净位移。在中等Re下，由于非平凡的历史效应，可达到最优位移。我们表明，由于不稳定性引发的快速激活，这一区间对于微观壳层是可达到的。快速的动力学特性也允许使用标准行波超声波进行高频激励。尺度考量预测，遥控微型机器人的泳动速度约为1 cm/s量级，这一数值适用于药物递送等生物医学应用。
引用
@article{arxiv.1710.07033,
title = {Buckling instability causes inertial thrust for spherical swimmers at all scales},
author = {A. Djellouli and P. Marmottant and H. Djeridi and C. Quilliet and G. Coupier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.07033},
year = {2017}
}
备注
To appear in Phys. Rev. Lett See demonstration movie on https://www.youtube.com/watch?v=cEXMsFwEqsQ