管道流中趋旋性游泳者的弥散：理论检验

微型游泳者悬浮液是引人入胜的新流体力学现象的丰富来源。最近，我们预测了趋旋性微藻的主动管道流弥散，其取向受重力和流动剪切偏置。解析理论预测，这些主动游泳者以与被动示踪剂（泰勒弥散）显著不同的方式弥散。弥散的游泳者表现出非零漂移和随佩克莱特数非单调变化的有效扩散系数。这些预测与数值模拟一致，但迄今为止尚未经过实验检验。在此，为便于比较，我们获得了轴向弥散理论的新解，该解同时考虑了游泳者的负浮力以及游泳者对剪切的局部非线性响应，这些由两种替代的微观随机描述提供。我们获得了模式游泳藻类 $\it Dunaliella\,salina$ 悬浮液的新预测，并使用跟踪视频显微镜对其运动性和浮力质量进行了参数化。然后，我们提出了一种使用荧光染色的 $\it D. salina$ 测量趋旋性弥散的新实验方法，并提供了与每种微观随机描述预测的平均流上方非零漂移的初步比较。最后，我们提出了用于全面实验表征趋旋性弥散度量的进一步实验，并讨论了我们的结果对工业光生物反应器中藻类弥散的影响。