The many behaviors of deformable active droplets

Y. -N. Young; Michael J. Shelley; David B. Stein; Y. -N. Young; Michael J. Shelley; David B. Stein

doi:10.3934/mbe.2021145

数学生物科学与工程

2021年，第18卷, 第3版: 2849-2881. 数字对象标识：10.3934/mbe.2021145年

研究文章特殊问题

可变形活性液滴的许多行为

1
美国新泽西州纽瓦克市新泽西理工学院数学科学系，邮编：07102
2
美国纽约州纽约市平铁研究所计算生物学中心，邮编：10010
三。
美国纽约州纽约市纽约大学Courant研究所，邮编：10012

收到：2021年1月1日 认可的：2021年3月8日 出版：2021年3月25日

活性流体在微观尺度上消耗燃料，将这种能量转化为力，可以在比其微观成分大得多的尺度上驱动宏观运动。在某些情况下，引起这种现象的机制已经得到了很好的描述，并且可以解释在体积流体和简单静止几何体中实验观察到的行为。最近，活性流体被封装在粘性液滴或弹性壳中，以便与外部环境或可变形边界相互作用。这些系统还没有被很好地理解。在这项工作中，我们研究了活性向列流体液滴的行为。我们研究了它们在广泛参数范围内关于各向同性平衡的线性稳定性，确定了不同不稳定模式占主导地位的区域。对其全动态进行仿真，以识别其在每个区域内的非线性行为。当单一模式占主导地位时，水滴的行为很简单：如旋翼、游泳者或伸展器。当调整参数使多个模式具有几乎相同的增长率时，就会出现一系列模式，包括锯齿形、洗衣机、漫游器和脉动器。
- 活性流体,
- 监禁,
- 游泳,
- 表面张力效应,
- 流动不稳定性
引用：Y.N.Young、Michael J.Shelley、David B.Stein。可变形活性液滴的许多行为[J]。数学生物科学与工程，2021，18（3）：2849-2881。doi:10.3934/mbe.2021145

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摘要

活性流体在微观尺度上消耗燃料，将这种能量转化为力，可以在比其微观成分大得多的尺度上驱动宏观运动。在某些情况下，引起这种现象的机制已经得到了很好的描述，并且可以解释在体积流体和简单静止几何体中实验观察到的行为。最近，活性流体被封装在粘性液滴或弹性壳中，以便与外部环境或可变形边界相互作用。这些系统还没有被很好地理解。在这项工作中，我们研究了活性向列相流体的液滴行为。我们研究了它们在广泛参数范围内关于各向同性平衡的线性稳定性，确定了不同不稳定模式占主导地位的区域。对其全动态进行仿真，以识别其在每个区域内的非线性行为。当单一模式占主导地位时，水滴的行为很简单：如旋翼、游泳者或伸展器。当调整参数使多个模式具有几乎相同的增长率时，就会出现一系列模式，包括锯齿形、洗衣机、漫游器和脉动器。

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