Reciprocal swimming at intermediate Reynolds number
Reciprocal swimming at intermediate Reynolds number
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中间雷诺数的往复游泳
DOI：
10.1017/jfm.2022.873
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发表时间：
2022
影响因子：
3.7
通讯作者：
Klotsa, Daphne
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Derr, Nicholas J.;Dombrowski, Thomas;Rycroft, Chris H.;Klotsa, Daphne
在斯托克斯流中，珀塞尔扇贝定理禁止具有时间可逆（倒数）游泳行程的物体移动。在存在惯性的情况下，这种限制得到缓解，相互变形的物体可以游泳。最近的许多工作研究了在中间雷诺数下相互游动的二聚体模型。在我们的分析中，我们对粒子惯性和流体惯性进行了重要区分，两者都需要单独考虑。我们在小振幅极限下渐近展开纳维-斯托克斯方程，得到线性偏微分方程组。通过结合数值（有限元）和解析（倒数定理、反射法）方法，我们对系统进行求解以获得二聚体的游动速度，并表明有两种产生运动的机制：边界条件（有效滑移速度）和雷诺应力。每种机制均由两类球体-球体相互作用驱动，即一个球体的运动与（1）另一个球体运动引起的振荡背景流，以及（2）另一个球体的存在引起的几何不对称之间的相互作用。因此，我们可以统一并解释在其他作品中观察到的行为。我们的结果表明，在颗粒和流体的有限惯性参数空间中，运动性是多么敏感、违反直觉和丰富。
In Stokes flow, Purcell's scallop theorem forbids objects with time-reversible (reciprocal) swimming strokes from moving. In the presence of inertia, this restriction is eased and reciprocally deforming bodies can swim. A number of recent works have investigated dimer models that swim reciprocally at intermediate Reynolds numbers . In our analysis we make the important distinction between particle and fluid inertia, both of which need to be considered separately. We asymptotically expand the Navier–Stokes equations in the small-amplitude limit to obtain a system of linear partial differential equations. Using a combination of numerical (finite element) and analytical (reciprocal theorem, method of reflections) methods we solve the system to obtain the dimer's swim speed and show that there are two mechanisms that give rise to motion: boundary conditions (an effective slip velocity) and Reynolds stresses. Each mechanism is driven by two classes of sphere–sphere interactions, between one sphere's motion and (1) the oscillating background flow induced by the other's motion, and (2) a geometric asymmetry induced by the other's presence. We can thus unify and explain behaviours observed in other works. Our results show how sensitive, counterintuitive and rich motility is in the parameter space of finite inertia of particles and fluid.
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影响因子：
2.7
作者：
Thomas Dombrowski;Shannon K. Jones;G. Katsikis;A. Bhalla;Boyce E. Griffith;D. Klotsa
通讯作者：
Thomas Dombrowski;Shannon K. Jones;G. Katsikis;A. Bhalla;Boyce E. Griffith;D. Klotsa
围绕一对气缸稳定流动
DOI：
10.1098/rspa.2016.0522
发表时间：
2016
期刊：
Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences
影响因子：
--
作者：
W. Coenen
通讯作者：
W. Coenen
均匀可变形球体在具有惯性的粘性不可压缩流体中的游动
DOI：
--
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
作者：
B. U. Felderhof;R. Jones
通讯作者：
R. Jones
流体惯性对粘性不可压缩流体中球体游动的影响
DOI：
--
发表时间：
2018
期刊：
European journal of mechanics. B, Fluids
影响因子：
--
作者：
B. U. Felderhof;R. Jones
通讯作者：
R. Jones
单极子谐波与自旋加权球面谐波之间的关系
影响因子：
1.3
作者：
T. Dray
通讯作者：
T. Dray