Китайские ученые на примере данио исследовали поля высокого и низкого давления, возникающие во время движения рыбы. Оказалось, что при каждом взмахе хвоста с обеих сторон от тела рыбы возникают подвижные вихри, помогающие животному эффективно перемещаться в воде. Статья опубликована в журнале Physics of Fluids.
На протяжении десятилетий исследователи пытались копировать движения рыб, чтобы оптимизировать подвижность и маневренность подводных аппаратов. Хотя движения хвоста и плавников хорошо изучены, ученые уделяли очень мало внимания тому, какие поля давления влияют на создание тяги и контролируют перемещения рыб.
Ученые из Харбинского инженерного университета впервые показали, как рыбы создают подвижные вихревые пары областей высокого и низкого давления. Полученные данные лягут в основу создания гибких конструкций для высокопроизводительного подводного бионического винта. Для анализа движения рыб данио исследователи использовали метод велоциметрии изображений частиц (оптический метод визуализации потока), а также высокоскоростные камеры.
Ускорение происходит, когда рыба сгибает хвостовой плавник в сторону. Затем она возвращает его в нейтральное положение, выпрямляя тело. В конце этого одиночного взмаха хвоста образуются два вихревых ядра, вращающихся в противоположных направлениях позади рыбы. Эти ядра формируют области низкого и высокого давления с двух сторон от рыбы.
Притяжение, созданное областью низкого давления, и тяга, вызванная областью высокого давления, обеспечивают движущую силу. Когда тело рыбы имеет J-образную форму, область высокого давления скользит к задней части хвостового плавника, а область низкого давления — к его передней части.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
