增强多鞭毛螺旋微型游动器推进性能的形体优化

本文关注多鞭毛螺旋微型游动器形体的优化。它们通过旋转尾部实现自推进,模拟螺旋波沿鞭毛的传播。游动器动力学使用边界元法计算,该方法实现于开源 Matlab 库 $Gypsilab$ 中。我们利用贝叶斯优化算法通过形体优化最大化游动器速度。结果表明,最优尾形为具有大波长的螺旋,从而忽略形状周期性。此外,当游动器具有一或两条鞭毛时,细长头部可实现最佳推进速度。令人惊讶的是,当考虑更多鞭毛时,得到的是圆形头部。我们的结果表明,鞭毛的位置与数量改变了推进模式,并在头部优化设计中起重要作用。贝叶斯优化似乎是改进微型游动性能的一种有前景的方法。