自生流体流动存在下的集体趋化动力学

在微泳者悬浮液中，运动必然产生流体运动，已知此类流动可导致无偏游泳产生集体行为。我们研究了互补问题，即趋化性如何受到自生流动的影响。将跑动 - 翻滚趋化性与集体游泳流动耦合的动力学理论表明，各向同性悬浮液中存在独立的趋化不稳定性和流体动力学不稳定性分支，前者驱动聚集，后者在“推式”（pushers）悬浮液中产生增加的取向有序度，而在“拉式”（pullers）悬浮液中产生最大无序度。非线性模拟表明，流体动力学相互作用可以限制并修改趋化驱动的聚集动力学。在拉式悬浮液中，动力学形成的聚集体由于非平凡流动而相互排斥。在推式悬浮液中，趋化聚集可导致破坏稳定的流动，从而使聚集区域破碎。