黏性介质中刚性螺旋线的沉降

我们考虑重力作用下黏性流体中刚性螺旋细丝的沉降。在斯托克斯极限下，细丝上的阻力与力矩在阻力理论内近似。我们发展了一种对精确运动方程的解析近似，在螺旋圈数足够大（通常大于两圈）的极限下表现良好。对于广泛的初始条件，我们的近似预测螺旋中心本身沿一条螺旋路径运动，其轨迹对称轴平行于重力方向。轨迹的半径与螺距按原螺旋圈数的非平凡幂次缩放。对于对应于螺旋近乎水平取向的初始条件，我们预测轨迹要么被吸引至水平取向（此时螺旋沿重力方向直线沉降），要么形成涉及多个时间频率的螺旋状路径。我们的结果为手性物体的沉降提供了新见解，并可能用于发展其空间分离的新技术。