环境流动对壁面附近精子运动方向的影响

研究了群体精子在Poiseuille流中的运动规律,观察精子在相互影响和壁面影响的情况下,流动对其游动方向的影响。在环境流动设置上,通过在流场上通过施加外力获得Poiseuille流动。精子的初始位置为图(a)所示。我们统计了t =100.89s时,不同流动方向和流速下的精子运动分布情况,主要观察实现稳定贴壁运动精子的运动方向。

研究结果表明:不论精子在开始的朝向如何,最后贴壁运动的大部分精子均头朝流动的方向,这说明精子在壁面附近水动力学的影响下,显现出明显的正趋流性(逆流而行)。这与实验中观察到的结果是定性一致的。通过分析趋流性的形成过程,根据我们所建立的模型可以得出如下几点结论。(1)精子出现稳定的趋流性是建立在贴壁游动的基础上的,离壁面较远的精子在剪切流作用下不能呈现趋流性。(2)精子在接近并游向壁面的过程中,精子体跨越的剪切流区域较大,整体会以头部为近似支点出现快速的旋转,形成逆流运动形态,之后容易达到被壁面捕获的位置,进而形成稳定的贴壁逆流游动。(3)精子之间的碰撞及吸附会增加精子群里游动分布的不确定性,促使一部分被壁面捕获的精子离开壁面,在其再游向壁面过程中,容易出现第(2)点重描述的现象呈现趋流性。