squirmer 在平坦与弯曲表面附近的流体动力学迁移率反转

实验已表明自推进粒子会绕球形障碍物轨道运动并沿表面移动。本文中，我们通过三种近似求解斯托克斯方程的方法，从理论上和数值上研究流体动力学 squirmer 与球形物体及平坦壁面相互作用时的这种行为：反射法（在远场精确）、润滑理论（描述近接触行为）以及精确刻画近场流动的格子 Boltzmann 求解器。反射法预测了三种不同行为：轨道运动/滑动、散射和悬停，其中轨道运动在低曲率下更受青睐，与文献一致。令人惊讶的是，它还显示了足够强的推进型 squirmer 出现反向轨道运动/滑动，这是由 squirmer 与障碍物间隙中的流体再循环引起强烈阻力对抗前向运动所致。润滑理论则表明悬停是动力学中唯一的稳定点。因此我们采用格子 Boltzmann 来解决这一矛盾，并定性地重现了更丰富的远场预测。我们的结果从而揭示了仅通过与水面的流体动力学相互作用所介导的迁移率反转的一种可能机制。