快速自旋粒子的广义 Jeffery 方程。第一部分：椭球体
流体动力学
2023-10-27 v3 动力系统
摘要
简单流动中被动物体的观测行为可能出奇地复杂，而物体的活性使其进一步复杂化。受细菌游动体运动性的启发，在这项分为两部分的研究中，我们考察了剪切斯托克斯流中刚性活性粒子的三维运动，重点关注那些因其活性而引发快速旋转的形体。在此第一部分中，我们发展了一个多尺度框架来研究这些涌现动力学，并将其应用于简单椭球形物体。在第二部分（arXiv:2301.11032）中，我们应用该框架理解更复杂形状——具手性的螺旋形物体——的涌现动力学。通过对非线性系统的多尺度渐近分析，我们系统地推导了长时轨迹的涌现运动方程，其显式计入了快速自旋的强（主导阶）效应。在数值示例的支持下，我们将这些有效动力学与著名的被动椭球体 Jeffery 轨道建设性地联系起来，推导出了活性粒子有效形状的显式闭式表达式，从而将 Jeffery 开创性研究的范围拓展至自旋椭球体。
引用
@article{arxiv.2301.11311,
title = {Generalised Jeffery's equations for rapidly spinning particles. Part 1: Spheroids},
author = {Mohit P. Dalwadi and Clément Moreau and Eamonn A. Gaffney and Kenta Ishimoto and Benjamin J. Walker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.11311},
year = {2023}
}