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泊肃叶流中微游动体的非线性动力学。

Nonlinear dynamics of a microswimmer in Poiseuille flow.

机构信息

Institut für Theoretische Physik, Technische Universität Berlin, Berlin, Germany.

出版信息

Phys Rev Lett. 2012 May 25;108(21):218104. doi: 10.1103/PhysRevLett.108.218104. Epub 2012 May 22.

DOI:10.1103/PhysRevLett.108.218104
PMID:23003306
Abstract

We study the three-dimensional dynamics of a spherical microswimmer in cylindrical Poiseuille flow which can be mapped onto a Hamiltonian system. Swinging and tumbling trajectories are identified. In 2D they are equivalent to oscillating and circling solutions of a mathematical pendulum. Hydrodynamic interactions between the swimmer and confining channel walls lead to dissipative dynamics and result in stable trajectories, different for pullers and pushers. We demonstrate this behavior in the dipole approximation of the swimmer and with simulations using the method of multiparticle collision dynamics.

摘要

我们研究了在圆柱型泊肃叶流中球形微游泳者的三维动力学,它可以被映射到一个哈密顿系统上。我们识别了摆动和翻滚轨迹。在二维空间中,它们相当于数学摆的振荡和圆周运动的解。游泳者与约束通道壁之间的流体动力学相互作用导致耗散动力学,并导致不同的拉曳和推进器稳定轨迹。我们在游泳者的偶极子近似和使用多粒子碰撞动力学方法的模拟中证明了这种行为。

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