Interacción Hidrodinámica de Dos Peces Autopropulsados Nadando en una Disposición en Tándem
Autores: Yang, Dewu; Wu, Jie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Interacción Hidrodinámica de Dos Peces Autopropulsados Nadando en una Disposición en Tándem
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Hidrodinámica
Agrupamiento de peces
Parámetros de natación
Contornos de vorticidad
Leyes de escalado
Rendimiento locomotor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La locomoción colectiva en sistemas biológicos es ubicua y atrae mucha atención, y hay complejas hidrodinámicas involucradas. La interacción hidrodinámica en los cardúmenes de peces se examina utilizando simulaciones numéricas bidimensionales de un par de peces nadadores autopropulsados en este artículo. Se investigan los efectos de diferentes parámetros sobre la ganancia de velocidad de nado y la eficiencia en el ahorro de energía ajustando los parámetros de nado (distancia de separación inicial d0, amplitud de la oscilación de la cola A, longitud de onda del cuerpo , y período de oscilación T) a diferentes diferencias de fase entre los dos peces. Se analiza el rendimiento de la interacción hidrodinámica de los peces nadando en una disposición en tándem con la ayuda de los contornos de vorticidad instantánea, contornos de presión y trabajo medio realizado. Utilizando argumentos hidrodinámicos elementales, se revela un principio mecánico unificador, que caracteriza la locomoción de los peces al derivar una relación de escalado que vincula la velocidad de nado u con la cinemática del cuerpo (A, T, y ), la disposición de la formación (d0) y las propiedades del fluido (viscosidad cinemática ). Se muestra que existen ciertas leyes de escalado entre el número de criterio de similitud (número de Reynolds (Re) y número de Strouhal (St)) y el coeficiente de consumo de energía (CE) bajo diferentes parámetros (). En particular, puede surgir una generalidad en las relaciones de St-Re y CE-(Re ·) a pesar de las disparidades significativas en el rendimiento locomotor.
Descripción
La locomoción colectiva en sistemas biológicos es ubicua y atrae mucha atención, y hay complejas hidrodinámicas involucradas. La interacción hidrodinámica en los cardúmenes de peces se examina utilizando simulaciones numéricas bidimensionales de un par de peces nadadores autopropulsados en este artículo. Se investigan los efectos de diferentes parámetros sobre la ganancia de velocidad de nado y la eficiencia en el ahorro de energía ajustando los parámetros de nado (distancia de separación inicial d0, amplitud de la oscilación de la cola A, longitud de onda del cuerpo , y período de oscilación T) a diferentes diferencias de fase entre los dos peces. Se analiza el rendimiento de la interacción hidrodinámica de los peces nadando en una disposición en tándem con la ayuda de los contornos de vorticidad instantánea, contornos de presión y trabajo medio realizado. Utilizando argumentos hidrodinámicos elementales, se revela un principio mecánico unificador, que caracteriza la locomoción de los peces al derivar una relación de escalado que vincula la velocidad de nado u con la cinemática del cuerpo (A, T, y ), la disposición de la formación (d0) y las propiedades del fluido (viscosidad cinemática ). Se muestra que existen ciertas leyes de escalado entre el número de criterio de similitud (número de Reynolds (Re) y número de Strouhal (St)) y el coeficiente de consumo de energía (CE) bajo diferentes parámetros (). En particular, puede surgir una generalidad en las relaciones de St-Re y CE-(Re ·) a pesar de las disparidades significativas en el rendimiento locomotor.