三球微游动器近壁游动轨迹

自驱动活性粒子和游动微生物所产生的流体动力流场在黏性流动中会受到邻近边界的强烈改变。利用一个简单的三连杆球体游动器模型，我们表明，在近无滑移壁面处的游动轨迹根据初始取向以及游动器与壁面之间的距离呈现出多种运动情形。我们发现该游动器可能被壁面捕获、完全逃逸，或在壁面上方恒定平均高度处做振荡滑移运动。利用远场近似，我们发现，在主导阶下，壁面诱导的修正具有源偶极或四极流动结构，其中游动器的平动和角速度分别随距壁面距离的反三次方和四次方衰减。所得轨迹运动方程及相关序参量完整刻画了各状态间的转变，并能够准确描述近壁游动行为。我们证明捕获态与振荡滑移态之间的转变是一阶不连续的，而捕获态与逃逸态之间的转变是连续的，其序参量具有非平凡标度指数。为了模拟鞭毛细菌在固体界面附近做圆周运动，我们进一步假设各球体可绕游动轴做旋转运动。我们表明，通过适当重定义控制游动态间转变的序参量，可将一般的三维运动映射到一个准二维表示模型上。