细长微泳体在可变形界面附近的流体动力学

我们研究了一个运动细长微泳体与分隔两个牛顿流体区域的可变形界面之间的耦合流体动力学。从泳动产生的扰动场出发，我们定量刻画了界面变形以及耦合如何改变微泳体自身平动的方式。我们处理了泳体类型（推进型和拖曳型）、尺寸的作用，并建模了一个可因表面张力和弯曲弹性而变形的界面。我们的分析揭示了流体动力学对泳体取向和位置的强烈依赖。给定两种流体介质的黏度、界面性质和泳体类型，一个泳体根据其构型既可朝向界面迁移，也可远离界面迁移。当泳体取向平行于界面时，推进型泳体若在较黏流体中游动，短时间内会被界面排斥。然而在长时间下，推进型泳体总是被界面吸引，而拖曳型泳体总是被界面排斥。另一方面，取向垂直于界面的泳体表现出与平行泳体相反的迁移模式。因此，对于任意取向的泳体，会出现一系列复杂的迁移轨迹。我们发现，将泳体限制在刚性边界与可变形界面之间，会导致泳体根据其在通道中的位置而被两个表面吸引的机制，与黏度比无关。这些不同的迁移模式在距界面约一个泳体尺寸的区域内最为显著，在此区域细长泳体模型能更好地近似耦合流体动力学。