Unravel the rotational and translational behavior of a single squirmer in flexible polymer solutions at different Reynolds numbers
Qi, Kai ; Zhou, Yuan ; De Corato, Marco (Universidad de Zaragoza) ; Stratford, Kevin ; Pagonabarraga, Ignacio
Resumen: Microorganisms such as bacteria and algae navigate complex fluids, where their dynamics are vital for medical and industrial applications. However, the influence of the Reynolds number (Re) on the
transport and rotational behavior of microswimmers in viscoelastic media remains poorly understood. Here, we investigate these effects for amodel squirmer in flexible polymer solutions across a range of Re using Lattice Boltzmann simulations. The interaction between swimmer activity and polymer heterogeneity strongly affects behavior, with rotational enhancement up to 1400-fold and reduced self-propulsion and diffusivity for squirmers. These effects result from hydrodynamic and mechanical interactions: polymers wrap ahead of pushers and accumulate behind pullers, enhancing rotation while hindering translation through forces and torques from direct contacts or asymmetric flows. The influence of Re and squirmer-polymer boundary conditions (no-slip vs. repulsive) is also examined. Notably, no-slip conditions intensify effects above a critical Reynolds number (Rec ¼ 0:2). Below this value, stronger viscous drag minimizes differences. Our findings emphasize the crucial role of polymer-swimmer interactions in shaping microswimmer behavior in viscoelastic media, informing microrobotic design in complex environments
Idioma: Inglés
DOI: 10.1038/s42005-025-02391-9
Año: 2025
Publicado en: Communications Physics 8, 1 (2025), 487 [13 pp.]
ISSN: 2399-3650
Tipo y forma: Artículo (Versión definitiva)
Área (Departamento): Área Mecánica de Fluidos (Dpto. Ciencia Tecnol.Mater.Fl.)
Debe reconocer adecuadamente la autoría, proporcionar un enlace a la licencia e indicar si se han realizado cambios. Puede hacerlo de cualquier manera razonable, pero no de una manera que sugiera que tiene el apoyo del licenciador o lo recibe por el uso que hace. No puede utilizar el material para una finalidad comercial. Si remezcla, transforma o crea a partir del material, no puede difundir el material modificado.
Exportado de SIDERAL (2026-01-16-14:54:04)
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transport and rotational behavior of microswimmers in viscoelastic media remains poorly understood. Here, we investigate these effects for amodel squirmer in flexible polymer solutions across a range of Re using Lattice Boltzmann simulations. The interaction between swimmer activity and polymer heterogeneity strongly affects behavior, with rotational enhancement up to 1400-fold and reduced self-propulsion and diffusivity for squirmers. These effects result from hydrodynamic and mechanical interactions: polymers wrap ahead of pushers and accumulate behind pullers, enhancing rotation while hindering translation through forces and torques from direct contacts or asymmetric flows. The influence of Re and squirmer-polymer boundary conditions (no-slip vs. repulsive) is also examined. Notably, no-slip conditions intensify effects above a critical Reynolds number (Rec ¼ 0:2). Below this value, stronger viscous drag minimizes differences. Our findings emphasize the crucial role of polymer-swimmer interactions in shaping microswimmer behavior in viscoelastic media, informing microrobotic design in complex environments
Idioma: Inglés
DOI: 10.1038/s42005-025-02391-9
Año: 2025
Publicado en: Communications Physics 8, 1 (2025), 487 [13 pp.]
ISSN: 2399-3650
Tipo y forma: Artículo (Versión definitiva)
Área (Departamento): Área Mecánica de Fluidos (Dpto. Ciencia Tecnol.Mater.Fl.)
Debe reconocer adecuadamente la autoría, proporcionar un enlace a la licencia e indicar si se han realizado cambios. Puede hacerlo de cualquier manera razonable, pero no de una manera que sugiera que tiene el apoyo del licenciador o lo recibe por el uso que hace. No puede utilizar el material para una finalidad comercial. Si remezcla, transforma o crea a partir del material, no puede difundir el material modificado.Exportado de SIDERAL (2026-01-16-14:54:04)
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Registro creado el 2026-01-16, última modificación el 2026-01-16