底重 squirmer 的陀螺趋性簇形成

底重的 squirmer 受到一个沿竖直方向使其对齐的力矩，从而向上游动。在大量 squirmer 的悬浮液中，它们还通过由游动运动和重力引发的流场发生流体动力学相互作用。在流场涡量与重力力矩共同作用下游动称为陀螺趋性。利用多粒子碰撞动力学方法，我们对漂浮在底面上方的多 squirmer 系统进行了流体动力学模拟。由于陀螺趋性，它们随着重力力矩增大而表现出显著的簇形成。在低力矩下簇较易挥发，而在较大力矩下则致密化为更小的簇。簇间平均距离主要由重力力矩而非全局密度控制。此外，我们观察到中性 squirmer 更易形成簇，而 puller 由于其额外的力偶极流场需要更大的重力力矩。我们未观察到 pusher squirmer 的簇形成。在 squirmer 流场中加入 rotlet 偶极会诱导出旋转簇。在高重力强度下，与无滑移边界的流体动力学相互作用为中性 squirmer 创造了额外的竖直对齐，这也支持了簇形成。