线性背景流中多时间尺度微运动体的运动与旋转

微型游泳细胞和机器人因其游泳行为及其环境而表现出多样化的行为。影响无惯性游泳的核心环境特征之一是背景流动。虽然已广泛研究了特定流动（尤其是剪切流），但这些仅为特殊情况。本文考察了在更一般的流动中，具体是具有快速振荡的一般平面线性流中的无惯性游泳者。对游泳者施加了相对较弱的对称性约束，以确保平面性并降低复杂度。进一步施加一种反映常见观察的约束，即游泳者效率较低，这我们适当地定义了该概念。这引入了两个独立的时间尺度：一个与游泳器官动作相关的快速时间尺度，另一个与游泳器的净运动相关的第二个时间尺度，其中效率较低决定了后者的时间尺度显著更慢，从而允许对控制方程进行多时间尺度简化。除数学上精确的边缘情况外，我们发现游泳者的行为由两个参数组合决定，这两个参数均衡量了背景流动的角速度与应变率之间的平衡。虽然游泳器性质调制的流动角速度和应变率的度量主要决定旋转动力学，但平移运动的主要特征仅由流动角速度与应变率之比决定。因此，出现了游泳动力学的简单分类。例如，这说明了微型游泳器在流动中控制其方向和轨迹的程度以及方式。