流体中沉降与层流违和性质的球状体动力学

使用广义互易定理将粘性略有变化的无惯性流体中粒子所产生的力和扭矩与涉及粘性 Stok's 流场和粘性空间依赖性积分关联起来。这些阻力表达式通过使用椭圆调和和 then 用于获取星形体在沉降期间的 mobility，以及在具有线性粘性分层的流体中线性流中的 mobility。由于分层引起的耦合旋转和平移运动旋转星形体的中心线，产生取决于粒子的长宽比 $\kappa$ 和分层单位向量在重力方向分量 $d_g$ 的各种旋转和平移动力学。$\kappa$ 在 $0.55\lessapprox\kappa\lessapprox2.0$ 范围内的星形体表现出最大 variety 的沉降行为。有趣的是，这一范围涵盖了大多数微塑料和典型微生物。其中一种模式包括一个稳定的取向，仅取决于 $\kappa$ 和 $d_g$，但独立于初始取向，从而允许控制沉降角度和沉降速率。在简单层流中，由于分层引起的力在粒子上发生跨流线迁移。同样，粒子不再位于单轴拉伸流的停顿点。虽然对星形体获得了完全解析的结果，但数值模拟提供了验证来源。这些模拟还通过分层引起的应力提供了关于分层引起的力和扭矩产生机制的额外见解，这在基于互易定理的解析计算中无法获得。