Les limites voisines créent des tourbillons près des filtreurs microscopiques

Nous montrons à travers des calculs, des simulations et des expériences que les tourbillons souvent observés près des filtreurs sessiles sont fréquemment dus à la présence de limites voisines. Nous modélisons le filtreur commun Vorticella, qui mesure environ 50 micromètres de diamètre et qui se nourrit en éliminant les bactéries de l'eau de mer ou d'étang qu'il attire vers lui. Nous utilisons à la fois un modèle analytique de stokeslet et une approximation de flux de Brinkman qui exploite la géométrie des espaces étroits pour prédire la taille du tourbillon causé par deux frontières parallèles sans glissement qui représentent les lames entre lesquelles les observations expérimentales sont souvent réalisées. Nous utilisons également des simulations tridimensionnelles par éléments finis pour résoudre entièrement le flux autour d'un modèle de Vorticella et analyser l'influence de multiples limites voisines. De plus, nous suivons des particules autour de Vorticella en alimentation active afin de déterminer le champ de flux expérimental. Nos modèles sont en bon accord les uns avec les autres et avec les expériences. Nous fournissons également des équations approximatives pour prédire les tailles des tourbillons expérimentaux dues aux limites, tant pour le cas d'un filtreur entre deux lames que pour le cas d'un filtreur attaché à une surface perpendiculaire entre deux lames.