异质环境中波动微游动器的增强运动、有效扩散与捕获
流体动力学
2018-08-06 v1
摘要
游动细胞和微生物常须穿过含有浸入微结构（如聚合物分子或丝状物）的复杂流体。在许多重要生物过程（如哺乳动物繁殖和细菌感染）中，浸入微结构的尺寸与游动细胞相当。这导致离散的游动器-微结构相互作用，改变游动器的路径与速度。本文中，我们结合精细模拟与数据驱动的随机模型，考察平面波动游动器在由线性弹簧拴系于运动平面内随机点的球形障碍物环境中的应用。我们发现，依环境参数不同，与障碍物的相互作用既可提高游动速度，也可完全阻止游动器运动。我们还展示了离散相互作用如何产生平动与角速度涨落，随时间因游动与旋转扩散的耦合而导致扩散行为。结果表明，直接的游动器-微结构相互作用可引起游动器运动的变化，可能对复杂流体中细胞群体的扩散或有害病原体的捕获具有重要影响。
引用
@article{arxiv.1808.01260,
title = {Enhanced locomotion, effective diffusion, and trapping of undulatory micro-swimmers in heterogeneous environments},
author = {Arshad Kamal and Eric E Keaveny},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.01260},
year = {2018}
}