库埃特流中棒状游体的群体分裂

我们针对平面通道中受外加剪切流作用的稀释活性悬浮液中的自驱动杆（游体）的响应进行了定量分析。为最好地捕捉剪切诱导效应的显著特征，我们考虑了外加库埃特流的情况，其跨通道提供恒定剪切率。我们认为游体的稳态行为可借助一种群体分裂现象来理解：当剪切率超过某一阈值时，该现象发生，引发有限比例游体的游动方向反转——从下游到上游或反之，取决于游体在通道内的位置。游体由此分裂为两个统计显著且游动方向相反的多数群体与少数群体。群体分裂的出现标志着从自驱动主导机制到剪切主导机制的过渡，对应于游体取向概率分布函数从单峰到双峰的变化。我们给出了以游动佩克莱数和流动佩克莱数为坐标的相图，显示了这两个机制由一条不连续过渡线分隔。我们的结果进一步阐明了剪切流中游体的行为，并为先前报道的游体近壁面平行流向取向随剪切强度增加的非单调行为提供了解释。