乘以波浪式打桨：离子迎风运输中的游动现象

驱动生物流体运动的驱动毛细物通过鞭状振动实现同步，形成迈克波浪。这些毛细物的长度跨越三个数量级，从人类呼吸道中的微米级到ctenophore中的毫米级。虽然近期研究已考虑中间雷诺数下的毛细流动，但离子对协同粒子运输的影响尚未探讨。本文采用“Pufflet”——即Stokes流的离子迎风运输——来填补这一空白。这些Pufflet描述由短暂冲击产生的快速加速度流动，通过时空奇异动量注入进行编码。为实现此类快速冲击的实验实现，我们设计了一台阿特伍德机器，以产生持久的Pufflet流动，并借助高速PIV测量捕获这些流动，与解析理论和数值仿真结果良好一致。此外，我们发现，等大小且方向相反的Pufflet两组可通过打破时间反演对称性而驱动净粒子位移和混合，这在Stokes流中是不可能实现的。最后，我们考察Pufflet的迈克波浪。惊人地发现，粒子可以通过从一根毛细物迎风运输到另一根毛细物，藉此在这些波浪上“冲浪”，实现高度有效的粒子运输。本工作为理解快速加速度流动及由生物和人工毛细物驱动的集体运输提供了途径。