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Simulación numérica de la propulsión de chorro constante autopropulsado a números de Reynolds intermedios: Efectos del tamaño del orificio en la propulsión de chorro animal

Autores: Jiang, Houshuo

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Simulación numérica de la propulsión de chorro constante autopropulsado a números de Reynolds intermedios: Efectos del tamaño del orificio en la propulsión de chorro animal


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Marino
Propulsado por chorro
Tamaño de orificio
Eficiencias de natación
Campo de flujo
índice de rendimiento

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La mayoría de los animales marinos propulsados por chorro tienen eficiencias de natación bajas y orificios de chorro relativamente pequeños. Motivado por esto, el presente estudio de dinámica de fluidos computacional simula el flujo para un cuerpo simétrico axial propulsado por chorro que nada de manera constante a números de Reynolds intermedios del orden de 1-1000. Los resultados muestran que el campo de flujo impuesto por la natación, los coeficientes de arrastre, las eficiencias de natación y el índice de rendimiento (una métrica que compara las velocidades de natación sostenidas por orificios de diferentes tamaños que expulsan la misma tasa de flujo de volumen) dependen en gran medida del tamaño del orificio, y el tamaño del orificio afecta la configuración de la vorticidad del cuerpo de signo opuesto y la vorticidad del chorro, afectando así la estela y la eficiencia. A medida que disminuye el tamaño del orificio, las eficiencias disminuyen considerablemente, mientras que el índice de rendimiento aumenta sustancialmente, lo que sugiere que, para una tasa de flujo de volumen de chorro dada, un orificio más pequeño permite nadar más rápido que uno más grande, aunque con una eficiencia reducida. Estos resultados apoyan la noción de que la mayoría de los animales propulsados por chorro que tienen orificios de chorro relativamente pequeños pueden ser una adaptación para lidiar con la limitación física del volumen total de agua disponible para la propulsión por chorro, mientras que necesitan competir por una natación rápida. Finalmente, se discute el tamaño del orificio de chorro en relación con el papel de la propulsión por chorro en la ecología de los animales propulsados por chorro, particularmente para los salpas que utilizan dos sifones relativamente grandes para respectivamente absorber y expulsar agua.

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