Rendimiento Hidrodinámico del Aleteo Acuático: Eficiencia del Vuelo Submarino en la Manta
Autores: Fish, Frank E.; Schreiber, Christian M.; Moored, Keith W.; Liu, Geng; Dong, Haibo; Bart-Smith, Hilary
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2016
Acceso abierto
Artículo científico
2016
Rendimiento Hidrodinámico del Aleteo Acuático: Eficiencia del Vuelo Submarino en la Manta
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Mantarraya
Natación
Aletas pectorales
Cinemática
Dinámica de fluidos
Propulsión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
La manta es el organismo marino más grande que nada mediante la oscilación dorsoventral (batido) de las aletas pectorales. Se ha considerado que la manta nada con un golpe de alta eficiencia, pero esta afirmación no se había examinado previamente. Se examinaron los golpes de natación oscilatorios de la manta detallando la cinemática de los movimientos de las aletas pectorales nadando a una variedad de velocidades y analizando simulaciones basadas en modelos de flujo potencial de dinámica de fluidos computacional y modelos viscosos. Estos análisis mostraron que los movimientos de las aletas son asimétricos, con golpes hacia arriba y hacia abajo, con ondas tanto en dirección de la envergadura como en dirección de la cuerda interpuestas en los movimientos de batido. Estos movimientos producen patrones de flujo tridimensionales complejos. El empuje neto para la propulsión se produjo en la mitad distal de las aletas. El patrón de flujo de vórtice y la alta eficiencia propulsiva del 89% se asociaron con números de Strouhal dentro del rango óptimo (0.2-0.4) para las rayas nadando a velocidades rutinarias y altas. El análisis del patrón de natación de la manta proporcionó una línea base para la creación de un vehículo submarino bioinspirado, MantaBot.
Descripción
La manta es el organismo marino más grande que nada mediante la oscilación dorsoventral (batido) de las aletas pectorales. Se ha considerado que la manta nada con un golpe de alta eficiencia, pero esta afirmación no se había examinado previamente. Se examinaron los golpes de natación oscilatorios de la manta detallando la cinemática de los movimientos de las aletas pectorales nadando a una variedad de velocidades y analizando simulaciones basadas en modelos de flujo potencial de dinámica de fluidos computacional y modelos viscosos. Estos análisis mostraron que los movimientos de las aletas son asimétricos, con golpes hacia arriba y hacia abajo, con ondas tanto en dirección de la envergadura como en dirección de la cuerda interpuestas en los movimientos de batido. Estos movimientos producen patrones de flujo tridimensionales complejos. El empuje neto para la propulsión se produjo en la mitad distal de las aletas. El patrón de flujo de vórtice y la alta eficiencia propulsiva del 89% se asociaron con números de Strouhal dentro del rango óptimo (0.2-0.4) para las rayas nadando a velocidades rutinarias y altas. El análisis del patrón de natación de la manta proporcionó una línea base para la creación de un vehículo submarino bioinspirado, MantaBot.