陀螺捕获细胞层的失稳性
流体动力学
2019-05-22 v2
摘要
在沿海海洋表面以下数米处，存在具有高生态活性的区域，其中包含浓缩的游动 phytoplankton（浮游植物）薄层。陀螺捕获（gyrotactic trapping）已被提出作为底重游泳藻类细胞成层的潜在机制，尤其在涡量随深度线性变化的流动中（Durham, Stocker & Kessler, Science, vol. 323, 2009, pp. 1067-1070）。利用稀微游动体悬浮液的连续介质模型，我们报道了在压力驱动的平面渠道流中，陀螺捕获细胞层可能出现失稳。线性稳定性分析表明，在一系列生物学相关参数值范围内，平衡细胞层解由于微游动体的负浮力（即重力失稳）而具有流体动力学不稳定性。该失稳的临界细胞浓度被发现为 ，该值与薄层中观测到的典型最大细胞浓度相当。这一结果表明，该失稳可能是限制层最大细胞浓度的潜在机制，尤其在湍流较弱的区域，并促使研究其非线性演化，或许在湍流存在下。
引用
@article{arxiv.1811.12898,
title = {The instability of gyrotactically-trapped cell layers},
author = {Smitha Maretvadakethope and Eric E. Keaveny and Yongyun Hwang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.12898},
year = {2019}
}
备注
13 pages, 5 figures