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两个鳍比一个好:鱼同步尾鳍以节省能源

本站发布时间:2023-11-21 13:17:01

东北大学的研究人员开发了一种模拟尾鳍运动的模型该模型涵盖了鱼类常见现象背后的基本机制:它们如何同步尾鳍的运动,产生稳定的涡流,从而节省能源

这些研究的详细信息于23年11月22日发表在《流体物理学》杂志上,并被选为特征粒子

“关于游动鱼类的一个公认假设是,它们利用鱼类产生的涡流来节省能量,”UsumIto解释道“他们实际上是一个很好的例子——Ká;rm´;nvortextree,而不是他们的尾鳍。”

流体动力学,aKá;rmá;在流体中流动的物体后面形成的涡流在这种情况下,涡流有一个正向

为了进一步阐明这些力学,研究人员开发了一个统一的理论模型,不仅考虑了规则的肌肉驱动运动和对水的影响,还考虑了可能影响鱼类运动的生理因素等心理变化这使该模型能够更详细地显示出更自然、更协调的操作

在运行了大量模拟后,Ito和Histeam能够复制囊泡的同步,并证明其结果是显著降低了能量消耗,或缩短了一半的长度然而,研究结果表明,两条鱼之间运动的典型差异并不会导致最大的服务量变化

此外,该模型再现了游泳的一些基本特性,例如游泳速度和节拍频率之间的关系该型号肥皂钳适用于各种各样的鱼种,这些鱼种可以游动成带甲状或亚带甲状,如鲨鱼、鳟鱼、鲑鱼、鲤鱼和金鱼

“我们已经阐明了生物物种同步的动力学,这可能适用于其他生物,如鸟类、动物、细菌和微小细胞真核生物,”补充道“这一发现也有助于发现新的节能率,以促进各地区的协调。”


来源:

Materials provided by
Tohoku University.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Susumu Ito, Nariya Uchida.
    Vortex phase matching of a self-propelled model of fish with autonomous fin motion. Physics of Fluids, 2023; 35 (11) DOI: 10.1063/5.0173672

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