具有主动-弹性关节的 Purcell 型微型游泳器动力学
流体动力学
2024-07-19 v2 数学物理
math.MP
混沌动力学
摘要
Purcell 的平面三连杆微型游泳器是受鞭毛微生物运动启发的低雷诺数流体中游泳的经典模型。许多工作分析了该模型，假设两个关节角在相移周期输入中直接给定。在本工作中，我们研究了一个更真实的场景，考虑该模型的扩展，其计入关节的弹性与周期扭矩的机械驱动，使得关节角动态演化。对游泳器动力学的数值分析揭示了周期解的多重性，取决于输入参数——激励的频率与幅值、关节刚度比以及关节的激活。我们数值研究了游动方向反转，以及周期解的分岔、稳定性转变与对称性破缺，这代表了游泳微生物中观察到的屈曲失稳效应。结果表明，这一 Purcell 简单模型的变体在具有驱动-弹性关节时展现出丰富的非线性动态行为。在研究六连杆微型游泳器的扩展模型时也获得了类似结果。
引用
@article{arxiv.2309.09655,
title = {Dynamics of Purcell-type microswimmers with active-elastic joints},
author = {Anna Zigelman and Gilad Ben Zvi and Yizhar Or},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.09655},
year = {2024}
}