薄膜中微型游泳者的流体动力学
软凝聚态物质
2016-10-12 v2 生物物理
流体动力学
摘要
表面与界面影响微生物生命的主要机制之一，是扰动由游动产生的流体动力学流动。通过对镜像系统的递归级数求和，我们推导出了位于平行无滑移表面与无剪切界面之间的粘性薄膜内 Stokeslet（点力）三维流场的数值易处理近似，并从该 Green 函数计算出由无力和无力矩微型游泳者产生的流动。我们还将 Liron & Mochon (1976) 的精确解推广到了薄膜几何结构中，这表明如果薄膜厚度相对于游泳者尺寸足够大，镜像级数能给出令人满意的游泳者流场近似；同时我们推导了薄膜极限下的游泳者流场。聚焦于厚膜情况，我们发现偶极矩诱导了游泳者在无滑移壁面而非水-空气界面处积累的偏向，但更高阶的多极矩可以抵消这一效应。基于解析预测，我们提出了一种实验方法来确定诱导圆形游动轨迹的多极系数，从而允许人们在显微镜下解析地确定游泳者的三维位置。
引用
@article{arxiv.1511.01859,
title = {Hydrodynamics of Micro-swimmers in Films},
author = {Arnold J. T. M. Mathijssen and Amin Doostmohammadi and Julia M. Yeomans and Tyler N. Shendruk},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.01859},
year = {2016}
}
备注
35 pages, 11 figures, 5 tables