球状微游体通过转平耦合的惯性自推进
流体动力学
2019-02-13 v4
摘要
我们研究小型球形粒子通过施加切向表面蠕动冲程调控流体流动时的游动。我们推导了任意给定冲程的平动和转动速度，该冲程不限于通常假设的轴对称。公式包含流体和游体两者的惯性，其动机是惯性对大型 Volvox 群体的相关性。我们表明惯性的平均速率贡献来自平动与转动之间的动态耦合，这仅发生于打破轴对称的冲程。值得注意的是，该效应使得克服关于时间可逆冲程无法推进的扇贝定理成为可能。我们研究了轴对称行波切向冲程和非对称时间可逆拍动冲程的实例。在后一情形，我们发现惯性驱动的平均速率在拍动频率和游体尺寸上达到最优，而这些值完全处于 Volvox 群体实际物理值范围内。我们猜想，类似于 Paramecium，大型 Volvox 可利用时间可逆冲程实现与其转动耦合的惯性驱动游动。
引用
@article{arxiv.1710.10677,
title = {Inertial self-propulsion of spherical microswimmers by rotation-translation coupling},
author = {Itzhak Fouxon and Yizhar Or},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.10677},
year = {2019}
}
备注
Final version. Accepted to Physical Review Fluids on January 2018