Medición Experimental del Empuje de Delfín Generado durante un Stand de Cola Usando DPIV
Autores: Fish, Frank E.; Williams, Terrie M.; Sherman, Erica; Moon, Yae Eun; Wu, Vicki; Wei, Timothy
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Medición Experimental del Empuje de Delfín Generado durante un Stand de Cola Usando DPIV
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estimación
Fuerza
Delfines
DPIV de burbujas
Fuerza hidrodinámica
Vórtice
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La estimación de la fuerza generada por los delfines ha sido objeto de debate durante mucho tiempo. El problema era que las estimaciones indirectas de la producción de fuerza para los delfines resultaban en valores bajos que no podían ser validados. La velocimetría de imágenes de partículas digitales con burbujas (DPIV) midió la producción de fuerza hidrodinámica para delfines nadadores y demostró una alta producción de fuerza. Para validar la DPIV de burbujas y reconciliar las mediciones de producción de fuerza, se midieron dos delfines nariz de botella (Tursiops truncatus) realizando paradas de cola con DPIV de burbujas. Se generaron microburbujas a partir de una manguera finamente porosa y una fuente de aire comprimido. El desplazamiento de las burbujas por los movimientos propulsores del delfín se siguió con una cámara de video de alta velocidad. Las oscilaciones de las aletas del delfín generaron fuertes vórtices y un flujo de chorro dirigido hacia abajo en la estela. La aplicación del teorema de Kutta-Joukowski para medir las circulaciones de vórtices arrojó fuerzas de hasta 997.3 N. Otra cámara de video registró la altura del cuerpo por encima de la superficie del agua para determinar la fuerza-masa del delfín sobre la superficie del agua. Para que el delfín mantuviera su posición por encima de la superficie del agua, la fuerza-masa equilibraba aproximadamente la fuerza hidrodinámica vertical de las aletas. Los resultados demostraron que los movimientos de las aletas generan altas fuerzas sostenidas aproximadamente iguales al peso del delfín fuera del agua. La DPIV de burbujas validó las altas fuerzas medidas previamente para el empuje generado en la natación por los animales y demostró ser una técnica más precisa en comparación con el análisis aerodinámico estándar.
Descripción
La estimación de la fuerza generada por los delfines ha sido objeto de debate durante mucho tiempo. El problema era que las estimaciones indirectas de la producción de fuerza para los delfines resultaban en valores bajos que no podían ser validados. La velocimetría de imágenes de partículas digitales con burbujas (DPIV) midió la producción de fuerza hidrodinámica para delfines nadadores y demostró una alta producción de fuerza. Para validar la DPIV de burbujas y reconciliar las mediciones de producción de fuerza, se midieron dos delfines nariz de botella (Tursiops truncatus) realizando paradas de cola con DPIV de burbujas. Se generaron microburbujas a partir de una manguera finamente porosa y una fuente de aire comprimido. El desplazamiento de las burbujas por los movimientos propulsores del delfín se siguió con una cámara de video de alta velocidad. Las oscilaciones de las aletas del delfín generaron fuertes vórtices y un flujo de chorro dirigido hacia abajo en la estela. La aplicación del teorema de Kutta-Joukowski para medir las circulaciones de vórtices arrojó fuerzas de hasta 997.3 N. Otra cámara de video registró la altura del cuerpo por encima de la superficie del agua para determinar la fuerza-masa del delfín sobre la superficie del agua. Para que el delfín mantuviera su posición por encima de la superficie del agua, la fuerza-masa equilibraba aproximadamente la fuerza hidrodinámica vertical de las aletas. Los resultados demostraron que los movimientos de las aletas generan altas fuerzas sostenidas aproximadamente iguales al peso del delfín fuera del agua. La DPIV de burbujas validó las altas fuerzas medidas previamente para el empuje generado en la natación por los animales y demostró ser una técnica más precisa en comparación con el análisis aerodinámico estándar.