Theory of synchronization and cooperative dynamics in active fluid systems

主动流体系统同步与协同动力学理论

• 批准号: 23740286
• 负责人: UCHIDA Nariya
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23740286/
• 关键词: 自己組織化; 流体; 生物物理; 国際研究者交流; イギリス; 繊毛; 国際情報交換; 鞭毛; 流体力学

In this project we constructed mathematical models of collective motion of cilia and flagella due to hydrodynamic interactions, and obtained the following results. We constructed a rigid-body rotor model of ciia and analyzed their dynamics in a pair and in one- and two-dimensional arrays. We showed that various synchronized states and traveling wave patterns arise depending on the pattern of the driving force, distance from the substrate, orbital shape and inclination, and flexibility of the cilia. We also numerically analyzed the collective transport phenomena due to many flagella in a bacterial carpet, and clarified the properties of collective synchronization transition due to a general class of long-range interactions by a field-theoretic method.

在本计画中，我们建立了纤毛与鞭毛在流体动力相互作用下集体运动的数学模型，并得到下列结果。我们建立了ciia的刚体转子模型，并分析了它们在一对和一维和二维阵列中的动力学。我们发现，各种同步状态和行波图案的出现取决于模式的驱动力，距离基板，轨道形状和倾斜度，以及纤毛的灵活性。我们还数值分析了细菌毯中由于多个鞭毛而产生的集体传输现象，并通过场论方法阐明了由于一般类长程相互作用而产生的集体同步跃迁的性质。

项目成果

繊毛メタクロナル波のミニマルモデル

睫状异时波的最小模型

• 发表时间: 2013
• 作者: Nariya Uchida;Ramin Golestanian
• 通讯作者: Ramin Golestanian

長距離結合振動子系の集団同期転移

远程耦合振荡器系统的集体同步转换

• 发表时间: 2012
• 作者: Hiroshi Watanabe;Masaru Suzuki;Hajime Inaoka;and Nobuyasu Ito;内田 就也;進藤 龍一,松本 遼,大江 純一郎,村上 修一;大江 純一郎,進藤 龍一,松本 遼,村上 修一;内田 就也
• 通讯作者: 内田 就也

Hydrodynamic synchronization between objects with cyclic rigid trajectories

• DOI: 10.1140/epje/i2012-12135-5
• 发表时间: 2012-12-01
• 期刊: EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL E
• 影响因子: 1.8
• 作者: Uchida, Nariya;Golestanian, Ramin
• 通讯作者: Golestanian, Ramin

流体力学的同期現象のミニマルモデル

水动力同步现象的最小模型

• 发表时间: 2011
• 作者: Nariya Uchida;Ramin Golestanian
• 通讯作者: Ramin Golestanian

Hydrodynamic Synchronization and Collective Dynamics of Microfluidic Rotors

微流转子的流体动力同步和集体动力学

• 发表时间: 2012
• 作者: Nariya Uchida;Ramin Golestanian
• 通讯作者: Ramin Golestanian