微型游动的高效形状：从三体游动器到螺旋鞭毛

我们将微型游动器运动方程的通用公式与数值珠-壳模型相结合，以计算与流体的流体动力相互作用，从中提取游动速度、功率和效率。从该框架中，涌现出一个广义扇贝定理。对任意形状的适用性允许针对游动器几何形状优化效率。我们将该方案应用于各种形状的“三体游动器”，发现效率在长臂区域由单体摩擦系数表征，而在短臂区域最小可接近距离成为决定因素。接下来，我们将该方案应用于一种受生物学启发的、利用旋转螺旋鞭毛推进的游动器。有趣的是，我们发现了两种不同的最优形状，其中一种与自然中观察到的形状（例如细菌）根本不同。