宁大流体力学与流变学研究所在流体力学类国际顶级期刊发表论文

发布时间: 2024-01-11 15:07:20 浏览次数 : 461 来源:宁波大学

近日，宁波大学机械工程与力学学院流体力学与流变学研究所，以欧阳振宇特聘研究员为第一作者，林建忠教授为通讯作者，宁波大学为第一署名单位，在国际流体力学顶级期刊《Journal of Fluid Mechanics》 (JFM, 2023, vol. 959, A25)上发表题为“Cargo carrying with an inertial squirmer in a Newtonian fluid”的最新研究成果，对设计高效率微型游动器件，揭示自然界中微生物的游动机理具有重要意义。

众所周知，自然界中微生物捕食，药物输运以及仿生应用等都涉及自驱动颗粒负载时的动力学问题。自然界中的大量细菌、真菌、藻类，人工合成的生物降解催化颗粒、生物标志物和造影剂、微型游动器件等都属于自驱动颗粒。以往的研究为了简化计算常常忽略流体惯性对自驱动颗粒的影响，自驱动颗粒与负载体之间的流体动力学相互作用是线性的。随着流体惯性的引入，非线性程度逐渐增强，它们之间的流体动力学相互作用变得复杂和难以预测。该论文系统研究了有限流体惯性条件下“squirmer”型自驱动颗粒负载时的水动力行为和内在机理。论文采用直接解析自驱动颗粒和负载体边界的高精度模拟方法，在超算平台上实现了大量网格的并行计算。论文发现自驱动颗粒和负载体的布置能够显著影响整个组装体的运动特性，其中“推动型自驱动颗粒”后置可以获得最快的游动速度和游动效率。论文通过对组装体周围的速度、涡量和压力场进行深入分析，阐述了高游动速度和高效率背后的机理。

该研究工作主要受到国家自然科学基金重点项目（12132015）的资助。该论文是林建忠教授团队近期在JFM发表的第二篇关于“自驱动颗粒”的研究成果（另一篇见 JFM, 2022, vol. 939, A32）。

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