活性游动体稀悬浮液中的粒子对离散

生物与人工微游动体的集合产生具有强非平衡涨落的长程速度场,导致嵌入粒子(示踪子)的扩散率急剧增加。尽管这种增强的扩散率可能意味着流体混合的增强,但对混合效率的严格量化需要分析示踪子的粒子对离散,而非简单的一粒子扩散率。在此,我们解析计算了嵌入稀的 run-and-tumble 微游动体悬浮液中的被动示踪子的尺度依赖相对扩散系数。尽管每个示踪子受到强涨落影响而产生很大的绝对扩散率,但当示踪子间间距低于游动体运动的持久长度时,由于流体速度中的关联性起作用,小尺度相对离散受到抑制。我们的结果表明,游动方向的重取向在生物混合中发挥重要作用,应在设计能够在微观尺度有效混合流体的潜在活性物质器件时予以考虑。