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Impacto de la Morfología de los Crustáceos en la Propulsión Metacronal: Un Estudio Numérico

Autores: Cao, Enbao; Kabala, Zbigniew J.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Impacto de la Morfología de los Crustáceos en la Propulsión Metacronal: Un Estudio Numérico


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Metacronía
Movimiento asíncrono
Crustáceos
Interacciones fluido-estructura
Morfología
Velocidad de propulsión

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La metacronía se define como un movimiento asíncrono coordinado a través de múltiples apéndices, como los cilios de las células y los nadadores de los crustáceos. Se investigó el proceso de propulsión metacronal, utilizado por especies de crustáceos y células microscópicas para moverse a través de fluidos. Se creó un modelo rígido de crustáceo con palas que se movían en golpes simétricos para simular el movimiento metacronal. Junto con el dominio del fluido circundante, se empleó el método de frontera inmersa para analizar las interacciones fluido-estructura. Para explorar el efecto de una morfología no lineal en la eficiencia de la propulsión metacronal, se generó y simuló una variedad de formas corporales de crustáceos, desde curvas hacia arriba hasta curvas hacia abajo. Se encontró que la mayor velocidad de propulsión se lograba cuando la morfología del modelo de crustáceo era una curva hacia abajo, específicamente una parábola con coeficiente líder k = -0.4. Esta morfología curva resultó en una velocidad un 4.5% mayor en comparación con el modelo lineal. A medida que k se desviaba de -0.4, la velocidad de propulsión disminuía con una magnitud creciente, formando una tendencia cóncava hacia abajo. El impacto de la forma del cuerpo en la velocidad de propulsión se muestra en cómo la velocidad óptima con k = -0.4 es un 71.5% mayor que la velocidad en k = 1. En general, este estudio sugiere que la morfología tiene un impacto significativo en la propulsión metacronal.

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