可变形胶囊的惯性迁移与轴向控制

单细胞的机械变形能力是癌症、血液疾病和炎症等多种疾病的重要指标。芯片实验室设备利用流体动力将此类细胞与健康细胞分离。我们基于格子-Boltzmann方法进行了流体动力学模拟，研究了惯性区域内微流体通道流中弹性胶囊的行为。惯性升力将胶囊推离通道中心，而其变形性倾向于使其向相反方向迁移。平衡两种迁移机制，可变形胶囊根据尺寸和变形性聚集在特定的平衡距离处。我们发现该平衡距离几乎与通道雷诺数无关，并且当相对于拉普拉斯数作图时落在单一主曲线上。我们为变化的颗粒半径确定了类似的主曲线。相反，胶囊的实际变形强烈依赖于雷诺数。升力分布曲线的行为与刚性颗粒类似。利用Saffman效应，可通过沿通道轴的外部力控制胶囊的平衡位置。当减速时刚性颗粒移向中心，而非常软的胶囊表现出相反行为。有趣的是，对于特定的控制力，颗粒聚焦于相同的平衡位置，与其变形性无关。