混沌流中柔性纤维的自发打结
软凝聚态物质
2021-04-21 v1 计算物理
流体动力学
摘要
我们考虑一根不可伸长但柔性的纤维被定常混沌流平流输运的问题，并提出一个简单的问题：该纤维能否自发地为自己打结。利用一维 Cosserat 模型、简单的局部黏性阻力模型以及离散接触力，我们探究了当纤维与 ABC 类流相互作用时，在任意给定时刻发现结的概率。结果表明，相较于增加纤维长度的影响，弯曲刚度的影响微不足道。形成了多达 11 个交叉的复杂结，但某些结比其他结更可能出现。流的有限时间 Lyapunov 指数是结的概率具有正向影响。最后，接触力似乎至关重要，因为打结构型可保持稳定远长于流的翻转时间，而在纤维可自由交叉时则观察不到这一现象。
引用
@article{arxiv.2103.15652,
title = {Spontaneous knotting of a flexible fiber in chaotic flows},
author = {Benjamin Favier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.15652},
year = {2021}
}
备注
13 pages, 8 figures, accepted for publication in Phys. Rev. E