快速偏航对简单游动模型及平面 Jeffery 轨道的影响
软凝聚态物质
2022-02-08 v1 流体动力学
摘要
在足够长的时间内，或从适当的距离看，许多游动者的运动显得平滑，其轨迹几乎呈弹道式且缓慢变化。然而，这些长期行为往往掩盖了更复杂的动力学，例如精子游动时由其鞭毛频繁周期性拍打所推动的左右蛇形运动。许多运动模型忽略这些效应，而倾向于更平滑的长期行为，后者通常比小尺度振荡运动具有更大的实际意义。尽管忽略任何偏航运动很诱人，仅假设高频振荡的影响在一段时间内相互抵消，但对高频偏航影响的精确量化仍然缺乏。在本研究中，我们系统评估了一般高频振荡对平移和角运动的长期影响，置于微游动者的背景下但更具普适性。通过多尺度渐近分析，我们表明快速振荡可导致平均前进方向的长期偏置。我们确定了偏航无偏长期影响的充分条件，并量化了偏航如何改变推进速度及在剪切流中的有效流体动力学形状。此外，我们研究并论证了所推导的首阶解的长时间有效性，并通过直接计算模拟证明了所得结果对典型微游动者的相关性。
引用
@article{arxiv.2110.12888,
title = {The effects of rapid yawing on simple swimmer models and planar Jeffery's orbits},
author = {Benjamin J. Walker and Kenta Ishimoto and Eamonn A. Gaffney and Clément Moreau and Mohit P. Dalwadi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.12888},
year = {2022}
}