Stokeslet parallèle entre deux disques rigides antidérapants positionnés de manière coaxiale : une approche aux équations intégrales duales

Abstract

Les interactions hydrodynamiques induites par le confinement des particules colloïdales sont d’un intérêt de longue date. Cependant, les effets des géométries de confinement partiellement étendues ont reçu peu d’attention malgré leur applicabilité potentielle dans la manipulation des particules à travers des dispositifs microfluidiques. Nous élucidons comment l’hydrodynamique d’une microparticule colloïdale est altérée lorsqu’elle est confinée entre deux parois de taille finie. La microparticule a été modélisée par une force ponctuelle ou Stokelet, tandis que la finitude des confinements a été modélisée par deux disques circulaires de rayon fini. Nous rapportons les résultats d’une théorie semi-analytique basée sur une formulation intégrale duale qui nous permet d’analyser le problème basé sur une règle de quadrature unidimensionnelle au lieu d’effectuer des simulations numériques tridimensionnelles complètes. Nous démontrons l’existence de tourbillons de recirculation asymétriques dans le domaine fluide délimité par les deux disques. Notre analyse révèle que ces tourbillons ne se forment que lorsque la taille des substrats de confinement dépasse une certaine limite. La compréhension approfondie des structures d’écoulement et de leur dépendance à la taille du confinement peut potentiellement aider à concevoir de nouveaux dispositifs microfluidiques et à obtenir un contrôle avancé sur les propriétés d’écoulement en ajustant l’étendue des substrats enveloppants.

Keywords

• Interactions hydrodynamiques
• écoulement de Stokes
• mobilité hydrodynamique
• écoulements près des confinements
• écoulements visqueux
• équations intégrales