近软壁滑动、旋转及沉降圆柱的弹性流体动力学

我们研究浸没在流体中的负浮力粒子在薄的可压缩弹性壁附近的运动，这种情况广泛存在于各种技术和自然场景中。我们利用标度分析建立不同的滑动区域，并结合薄膜润滑动力学，推导出圆柱沉降、滑动和旋转运动的渐近理论。所得理论表现为三个耦合的非线性奇异微分方程。对这些方程进行数值积分，不仅验证了我们的标度关系，还揭示了一系列出乎意料的行为。尽管流动具有低雷诺数特征，我们证明粒子在滑动时可以自发振荡，能通过类马格努斯效应产生升力，可经历自旋诱导的反转效应，并表现出一种异常的沉降奇异性。我们的描述还使我们能够处理沉降-滑动转变，该转变可导致粒子滑行极长距离，类似于某些地球物理现象。最后，我们证明对理论稍作修改即可推广结果，以涵盖壁面孔隙弹性等额外效应。