Stokes 流体中拖曳超螺旋体的旋转动力学
流体动力学
2009-11-13 v1 生物物理
摘要
受螺旋体（一种螺旋状细菌，因内部周质鞭毛的作用而在粘性流体中螺旋前进）迷人运动能力的启发，我们研究了在 Stokes 流体中平移和旋转的超螺旋体的基本流体动力学。超螺旋结构可被视为轴向中心线不是直线而是另一条螺旋线的螺旋线。我们考察了这两个叠加螺旋线具有不同手性的特殊情况，并结合实验、解析和计算方法，确定了被拖曳通过高粘性流体的超螺旋体的旋转速度。我们发现，物体的旋转方向和速率是两个叠加螺旋线竞争的结果；对于小轴向螺旋振幅，物体动力学由短螺距螺旋线控制，而在较大振幅时则转变为由轴向螺旋线控制。我们发现，基于正则化 Stokeslet 方法的数值计算结果与我们的实验结果吻合度极高，远优于经典阻力理论预测的结果。
引用
@article{arxiv.0706.3533,
title = {Rotational dynamics of a superhelix towed in a Stokes fluid},
author = {Sunghwan Jung and Kathleen Mareck and Lisa Fauci and Michael J. Shelley},
journal= {arXiv preprint arXiv:0706.3533},
year = {2009}
}