振动流体浴上毛细冲浪体相互作用的理论建模
流体动力学
2024-11-25 v1 软凝聚态物质
摘要
我们提出并分析了一种描述“毛细冲浪体”动力学与相互作用的理论模型，毛细冲浪体是在振动流体浴界面上漂浮并自推进的毫米级物体。在我们的姊妹论文 [1] 中，我们报道了冲浪体系统的实验结果，表明冲浪体对可能锁定于七种束缚态之一，而更大的冲浪体集体会自组织成相干的集群态。我们关于冲浪体位置与取向动力学的理论模型将单个冲浪体近似为一对竖直振荡的弱黏性重力-毛细波点源。我们推导了相关界面变形的解析解，从而得到由一个冲浪体施加于另一个冲浪体的流体动力。我们的模型复现了实验中发现的束缚态，并与实验数据表现出良好的定量一致。此外，线性稳定性分析表明，束缚态在毛细波长上量子化，稳定平衡分支与不稳定分支相隔。总体而言，我们的工作表明，由界面流耦合的自推进物体构成了研究惯性与黏性效应均相关的活性物质系统的一个有前景的平台。
引用
@article{arxiv.2301.05767,
title = {Theoretical modeling of capillary surfer interactions on a vibrating fluid bath},
author = {Anand U. Oza and Giuseppe Pucci and Ian Ho and Daniel M. Harris},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.05767},
year = {2024}
}