绕圈而行：自推进弯曲细杆的细长体分析
流体动力学
2022-10-21 v1
摘要
我们研究自推进非对称弯曲细杆的二维运动。通过采用细长体理论与 Lorentz 互易定理，我们确定了不同几何构型与任意表面活度下的粒子轨迹。我们的分析揭示，所有粒子轨迹都可通过圆的方程数学表达。粒子的转动速度决定了圆周运动的频率，而平动与转动速度之比描述了圆轨迹的半径。我们发现，即使对于均匀表面活度，几何不对称性也足以诱导自推进运动。具体而言，对于均匀表面活度，我们观察到（i）当弯曲细杆两臂长度相等时，粒子仅平动；（ii）当一臂长度约为另一臂的四倍且两臂间夹角约为 {\pi}/2 时，转动与平动速度均达最大。我们通过比较几何形状对水动力阻力张量与主动驱动力的影响来解释这些趋势。总体而言，本文呈现的结果量化了复合细长体中的自推进，并激励未来对高度非对称粒子自推进的研究。
引用
@article{arxiv.2210.10894,
title = {Going in circles: Slender body analysis of a self-propelling bent rod},
author = {Arkava Ganguly and Ankur Gupta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.10894},
year = {2022}
}
备注
14 pages, 4 figures, 1 Supplementary Video