Stokes流におけるねじれ,曲げ,伸張性ファイバの流体力学【JST・京大機械翻訳】

Maxian Ondrej; Sprinkle Brennan; Peskin Charles S.; Donev Aleksandar

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202216768442700 整理番号：22P0026424

Stokes流におけるねじれ,曲げ,伸張性ファイバの流体力学【JST・京大機械翻訳】

The hydrodynamics of a twisting, bending, inextensible fiber in Stokes flow

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発行年： 2022年01月11日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年04月07日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

遊泳微生物と細胞骨格において,膨張性線維は曲げとねじれに抵抗し,周囲の流体と相互作用し,大規模な流体運動を引き起こすか,または抵抗する。本論文では,ねじり弾性を有する繊維に対して,拡張可能な曲げ繊維[Maxianら,Phys.Rev.Fluids 6(1),01410]に関する著者らの以前の研究を拡張することにより,円筒繊維のシミュレーションのための新しい数値法を開発した。著者らの「Euler」モデルにおいて,ねじれはねじれのないフレームに対して繊維断面の偏差を測定するスカラー関数であり,ファイバは流体上の中心線に平行なトルクのみを示し,回転流体速度の垂直成分は並進速度に有利に捨てられる。本論文の第1部では,ファイバが流体上で垂直および平行トルクの両方を示す他の一般的に使用される”Kirchhoff”定式化と比較してこのモデルを正当化し,垂直角流体速度は並進流体速度と一致する必要がある。次にEulerモデルの流体力学に対するスペクトル数値法を開発した。Rotne-Prager-Yamakawaテンソルの積分を用いて流体力学的移動度演算子を定義し,新しい細長体求積法を通してこれらの積分を評価し,ファイバに沿った10点の次数を必要とし,精度の幾つかの数字を得た。移動度のこの選択は,漸近細長体理論に関連した並進移動における非物理的負の固有値を除去し,繊維速度の強い収束とファイバ拘束力の弱い収束を確実にすることを示した。曲げ繊維の緩和動力学に対するねじれ弾性の無視できる寄与を確認するために,半陰的時間積分器と空間離散化をペアリングし,twirling繊維の不安定性を研究した。【JST・京大機械翻訳】

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不均質流

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