How hydrodynamics influences the collective motion of microswimmers: A particle-based simulation study
流体动力学如何影响微型游泳者的集体运动:基于粒子的模拟研究
基本信息
- 批准号:254465319
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Priority Programmes
- 财政年份:2014
- 资助国家:德国
- 起止时间:2013-12-31 至 2022-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Microswimmers are systems in non-equilibrium and show a variety of intriguing collective motional patterns ranging from density waves and convection rolls to turbulence. The collective dynamics of microswimmers, active rods, and filaments is often modeled on the basis of coarse-grained continuum theories or with particle-based simulations, where hydrodynamic flow fields are neglected. In the second period of the priority program we will continue with our study, how hydrodynamics influences the collective motion of microswimmers. We will use the parallelized computer code, developed in the first period, where a collection of the model swimmers called squirmers is simulated in a fluid environment using the simulation technique of multi-particle collision dynamics (MPCD).We will continue our investigation of the collective dynamics of microswimmers under gravity concentrating on the formation of floating rafts, which are seen in active emulsions, and on the effect of an aligning torque (bottom-heavy swimmers). Here, intriguing collective patterns such as convection rolls and plumes are expected reminiscent of bioconvection of microorganisms. We then glue squirmers together to form active rods and flexible filaments. They will enable us to explore how the full hydrodynamics influences collective patterns such as bacterial turbulence or density waves and the intriguing dynamics of liquid-crystal defects in systems of dense active bio-polymers. Real microswimmers typically move in a viscoelastic environment. We will thus implement a viscoelastic fluid in MPCD and show how this changes the motion of single and a collection of squirmers.
微型游泳器是非平衡系统,表现出各种有趣的集体运动模式,从密度波、对流滚转到湍流。微型游泳器、主动杆和细丝的集体动力学通常基于粗粒连续理论或基于粒子的模拟进行建模,其中忽略了流体动力流场。在优先计划的第二阶段,我们将继续研究流体动力学如何影响微型游泳者的集体运动。我们将使用第一阶段开发的并行计算机代码,其中使用多粒子碰撞动力学(MPCD)模拟技术在流体环境中模拟一组称为蠕动者的模型游泳者。我们将继续研究重力作用下微型游泳者的集体动力学集中于浮筏的形成(在活性乳液中可见)以及对准扭矩(底部重的游泳者)的影响。在这里,对流辊和羽流等有趣的集体模式预计会让人想起微生物的生物对流。然后,我们将蠕动体粘合在一起,形成活性棒和柔性细丝。它们将使我们能够探索完整的流体动力学如何影响集体模式,例如细菌湍流或密度波,以及致密活性生物聚合物系统中液晶缺陷的有趣动力学。真正的微型游泳者通常在粘弹性环境中移动。因此,我们将在 MPCD 中实现粘弹性流体,并展示这如何改变单个蠕动体和一组蠕动体的运动。
项目成果
期刊论文数量(64)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Cyclic Nucleotide-Specific Optogenetics Highlights Compartmentalization of the Sperm Flagellum into cAMP Microdomains
- DOI:10.3390/cells8070648
- 发表时间:2019-07-01
- 期刊:
- 影响因子:6
- 作者:Raju, Diana N.;Hansen, Jan N.;Wachten, Dagmar
- 通讯作者:Wachten, Dagmar
Snapping elastic disks as microswimmers: swimming at low Reynolds numbers by shape hysteresis.
将弹性盘折断为微型游泳器:通过形状滞后在低雷诺数下游泳
- DOI:10.1039/d0sm00741b
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:3.4
- 作者:C. Wischnewski;J. Kierfeld
- 通讯作者:J. Kierfeld
Soft Microrobots Employing Nonequilibrium Actuation via Plasmonic Heating
- DOI:10.1002/adma.201604825
- 发表时间:2017-01-11
- 期刊:
- 影响因子:29.4
- 作者:Mourran, Ahmed;Zhang, Hang;Moeller, Martin
- 通讯作者:Moeller, Martin
Dynamical density functional theory for microswimmers.
- DOI:10.1063/1.4939630
- 发表时间:2015-10
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:A. Menzel;A. Saha;Christian Hoell;H. Löwen
- 通讯作者:A. Menzel;A. Saha;Christian Hoell;H. Löwen
High-speed motility originates from cooperatively pushing and pulling flagella bundles in bilophotrichous bacteria
- DOI:10.7554/elife.47551
- 发表时间:2020-01-28
- 期刊:
- 影响因子:7.7
- 作者:Bente, Klaas;Mohammadinejad, Sarah;Faivre, Damien
- 通讯作者:Faivre, Damien
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Professor Dr. Holger Stark其他文献
Professor Dr. Holger Stark的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Professor Dr. Holger Stark', 18)}}的其他基金
Collective motion of model microorganisms in Poiseuille flow
泊肃叶流中模型微生物的集体运动
- 批准号:
214525933 - 财政年份:2012
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Modeling the Locomotion of the African Trypanosome
模拟非洲锥虫的运动
- 批准号:
193560768 - 财政年份:2011
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Locomotion of Microorganisms with the help of Flagella: The African Trypanosome
微生物在鞭毛的帮助下运动:非洲锥虫
- 批准号:
27767510 - 财政年份:2006
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Priority Programmes
Dynamic wetting on deforming substrates, elastic sheets, and under evaporation: A study with the boundary element method
变形基材、弹性片材和蒸发下的动态润湿:边界元法研究
- 批准号:
505839720 - 财政年份:
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Priority Programmes
An in silico model of the African trypanosome: Moving in complex environments
非洲锥虫的计算机模型:在复杂环境中移动
- 批准号:
504947458 - 财政年份:
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Bacterial trapping near topographic surfaces under shear flow
剪切流下地形表面附近的细菌截留
- 批准号:
462445093 - 财政年份:
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
相似国自然基金
磁场强化水电解中多重微磁对流对氢/氧气泡的协同影响
- 批准号:51706190
- 批准年份:2017
- 资助金额:27.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
方柱绕流尾迹中的涡结构演化及磁场对其的影响研究
- 批准号:51606183
- 批准年份:2016
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
台风边界层平均风剖线海陆转换影响因素的模拟研究
- 批准号:51608302
- 批准年份:2016
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
管内流场对流动加速腐蚀的影响机理研究
- 批准号:51676035
- 批准年份:2016
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
珊瑚礁地貌改变对海洋动力因素演变过程的影响机制研究
- 批准号:51679032
- 批准年份:2016
- 资助金额:62.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Elucidating Hydrodynamics at Confined Interfaces for Artificial Active Fluidics and Beyond
阐明人工主动流体学及其他领域的受限界面处的流体动力学
- 批准号:
MR/X03660X/1 - 财政年份:2024
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Fellowship
CAREER: Collective hydrodynamics within viscous interfaces: activity and assembly in membranes and monolayers
职业:粘性界面内的集体流体动力学:膜和单层中的活性和组装
- 批准号:
2340415 - 财政年份:2024
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Continuing Grant
RII Track-4:NSF: Enhanced Multiscale Approaches for Simulations of Multicomponent Fluids with Complex Interfaces using Fluctuating Hydrodynamics
RII Track-4:NSF:使用脉动流体动力学模拟具有复杂界面的多组分流体的增强多尺度方法
- 批准号:
2346036 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Standard Grant
Time-Dependent Hydrodynamics in Uniform Fermi Gases
均匀费米气体中的瞬态流体动力学
- 批准号:
2307107 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Continuing Grant