Transport, dispersion and propulsion of asymmetric particles in Stokes flow

斯托克斯流中不对称粒子的传输、分散和推进

基本信息

  • 批准号:
    1782198
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2016 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Many practical problems in industry, chemical and civil engineering, and their impacts on the environment involve the transport, sedimentation or mixing of small particles in a suspending fluid. Recent areas of study include fluctuations during bulk sedimentation and the breakup of clouds of particles (Guazelli & Hinch, Ann. Rev. Fluid Mech., 2011), single-particle transport in microfluidic devices, and the propulsion of novel micro-swimmers as potential vectors for drug delivery (Lauga, Ann. Rev. Fluid Mech., 2016). Theoretical work has focused on simple particles with spherical, ellipsoidal or helical symmetry. This project will explore some of the microhydrodynamic consequences for particles with less symmetry, and corresponding greater coupling between the motions represented by their resistance matrix. The student will begin by calculating the tumbling of a curved banana-shaped particle in a linear shear flow, where trapping near attractors of the chaotic dynamical system for the Euler angles may lead to long periods of translation, or Levy flights, across the streamlines and hence to anomalous dispersion. Possible further problems to be addressed include: the difference between the sedimentation of straight rods and curved particles; and the possibility of steering microswimmers by attaching a curved head to a helical actuator and exploiting the lack of rotational symmetry. Where possible, our results will be motivated by and compared with the results of laboratory experiments elsewhere.
工业、化学和土木工程中的许多实际问题及其对环境的影响都涉及悬浮流体中小颗粒的输送、沉淀或混合。最近的研究领域包括大量沉积过程中的波动和颗粒物云的分解(Guazelli&Hint,Ann。微流控装置中的单颗粒传输,以及新型微游泳者作为药物输送的潜在载体的推进(劳加,安。《流体机械》牧师,2016)。理论工作主要集中在具有球对称、椭球对称或螺旋对称的简单粒子上。这个项目将探索具有较小对称性的粒子的一些微流体动力学后果,以及由其阻力矩阵表示的运动之间相应的更大耦合。学生将从计算线性剪切流中弯曲的香蕉形状粒子的翻滚开始,其中对于欧拉角,困在混沌动力系统的吸引子附近可能会导致流线上长时间的平移或Levy飞行,从而导致异常弥散。可能需要解决的进一步问题包括:直杆和弯曲颗粒之间的沉积差异;以及通过将弯曲的头部连接到螺旋致动器并利用旋转对称性的不足来操纵微泳者的可能性。在可能的情况下,我们的结果将受到其他实验室实验结果的激励,并与其他地方的实验室实验结果进行比较。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Motion of a non-axisymmetric particle in viscous shear flow
非轴对称粒子在粘性剪切流中的运动
  • DOI:
    10.1017/jfm.2019.367
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Thorp I
  • 通讯作者:
    Thorp I
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  • 作者:
  • 通讯作者:
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    2023
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  • 项目类别:
    Standard Grant
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知道了