L'effet combiné de l'étirement axial et de la diffusion en travers du courant sur le transport en aval de solutés est appelé dispersion de Taylor. La dispersion des suspensions actives est qualitativement distincte : des torques visqueux et externes peuvent établir des champs de concentration non uniformes avec un accès pondéré au cisaillement, modifiant le dérive moyen et la diffusivité effective. Il serait avantageux d'ajuster la dispersion pour des systèmes tels que les bioréacteurs, où le mélange ou la séparation des particules peuvent améliorer l'efficacité. Ici, nous étudions la dispersion des suspensions actives dans un canal vertical entraîné par un gradient de pression oscillatoire—écoulement de Womersley—en utilisant des nageurs gyrotactiques (cellules lourdes en bas soumises à des torques visqueux). Des résultats expérimentaux préliminaires révèlent des phénomènes de dispersion intéressants qui dépendent fortement des paramètres d'oscillation, motivant une investigation théorique. En utilisant des simulations lagrangiennes, nous constatons que les flux oscillatoires peuvent induire une dérive et augmenter la dispersion latérale et en aval, avec un mélange périodique entre les côtés gauche et droit. De tels flux peuvent également être utilisés pour séparer des espèces avec des comportements mobiles différents. Les schémas numériques eulériens nécessitent généralement une approche d'averaging dans l'espace d'orientation, telle que la dispersion de Taylor généralisée (GTD), avec des hypothèses sur les échelles de temps translationnelles et rotationnelles. Pour une échelle de temps oscillatoire correspondant à la dynamique cellulaire, nous révélons les limitations de telles approximations, au-delà desquelles les techniques d'averaging s'effondrent. Cet article fait partie du numéro thématique « Dynamiques des fluides biologiques : directions émergentes ».
Çaldağ et al. (Jeu,) ont étudié cette question.