由活性物质驱动的湍流的多尺度统计
流体动力学
2017-08-02 v1 软凝聚态物质
生物物理
摘要
许多微尺度生物流具有时空混沌特征。这些包括密集的游动细菌悬浮液、由马达蛋白驱动的微管束、以及分裂和迁移的汇合细胞层。所有这些系统的共同特征是它们负载有活性物质，其将流体中的自由能转化为动能。由于集体效应，活性物质诱导了多尺度流动运动，其与湍流有强烈的视觉相似性。在本研究中，采用多尺度统计工具分析周期二维(2D)和三维(3D)活性流的直接数值模拟(DNS)，并将其与经典湍流进行比较。提供了物理和谱空间中流动及其随活动水平变化的统计描述。使用小波进行尺度相关的间歇性分析。结果展示了活性流与高雷诺数湍流之间的根本差异；例如，活性流中的间歇性更小且能量更低，活性应力的作用在谱上近积分尺度施加并主要由粘性局部耗散，对流在跨尺度动量传输中起次要作用。
引用
@article{arxiv.1705.03703,
title = {Multi-scale statistics of turbulence motorized by active matter},
author = {Javier Urzay and Amin Doostmohammadi and Julia M. Yeomans},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.03703},
year = {2017}
}
备注
Accepted in Journal of Fluid Mechanics (2017)