磁性人工纤毛异相拍动驱动的微流控推进：数值分析
流体动力学
2015-05-30 v1 生物物理
计算物理
摘要
本文通过数值模拟研究了异相波对微通道中磁驱动板状人工纤毛所产生流动的影响。模拟采用了一个耦合的磁-机械-固体-流体计算模型，该模型捕捉了流体流动、纤毛变形和外加磁场之间的物理相互作用。当对超顺磁性人工纤毛施加旋转磁场时，它们会模仿天然纤毛的非对称运动，包括有效冲程和恢复冲程。当相邻纤毛之间存在相位差时，会产生异相波。由于纤毛的离散性质，当相位差足够大时，异相波会改变方向，从而产生反向异相和同向异相两种模式。我们表明，人工纤毛产生的流体流动在异相波存在时显著增强，并且流体流动变为单向。观察到当纤毛间距较小时，与同向异相相比，反向异相导致流动显著增强。在同向异相的情况下，有效冲程方向上的流动受阻被发现是控制这一效应的关键机制。
引用
@article{arxiv.1109.2547,
title = {Microfluidic propulsion by the metachronal beating of magnetic artificial cilia: a numerical analysis},
author = {Syed Khaderi and Jaap den Toonder and Patrick Onck},
journal= {arXiv preprint arXiv:1109.2547},
year = {2015}
}