屈服应力流体中 squirmer 的游动
流体动力学
2022-09-28 v1
摘要
本文通过数值方法研究了宾汉塑性流体中轴对称 squirmer，以确定屈服应力环境对游动的影响。控制方程的非线性使得必须采用数值方法，这通过有限元方法求解变黏度斯托克斯方程来实现。研究了纯模态与组合模态的划水模式，发现对于 treadmill 或“中性”模态，屈服应力流体中的游动者具有更低的游动速度并消耗更多功率。然而，游动效率在有限屈服极限处达到最大。此外，对于更高的屈服极限，更高阶的划水模态能够提高 treadmill 游动者的游动速度与流体动力效率。高阶奇数 squirmer 模态，尤其是第三划水模态，可单独产生推进力，其强度随粘塑性非线性增加而增大直至某一特定极限。这些结果与游动体周围粘塑性刚性表面所引起的约束效应密切相关，表明在粘塑性环境（无论是生物还是人工）中的游动者，有可能采用其他非标准游动策略来优化其运动。
引用
@article{arxiv.2207.07744,
title = {Squirmer locomotion in a yield stress fluid},
author = {Patrick S. Eastham and Hadi Mohammadigoushki and Kourosh Shoele},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.07744},
year = {2022}
}