Con sus cuerpos comprimidos y aletas pectorales flexibles, las mantarrayas evolucionaron para estar entre los nadadores más eficientes de la naturaleza. Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo sobre el papel que juegan sus ojos y boca protuberantes, que uno podría esperar que sean desventajas hidrodinámicas.
adentro Física de fluidos, por AIP Publishing, investigadores chinos y surcoreanos detallan cómo estas características en las mantarrayas simuladas afectan una variedad de fuerzas involucradas en la propulsión, como la presión y la vorticidad. A pesar de lo que podría esperarse, el grupo encontró que estas características sobresalientes ayudan a simplificar las mantarrayas inclusomás lejos.
"La influencia de los ojos y la boca que sobresalen en 3D en una mantarraya flexible autopropulsada y su mecanismo hidrodinámico subyacente aún no se comprenden completamente", dijo el autor Hyung Jin Sung, del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea.estudio, el beneficio hidrodinámico de los ojos y la boca protuberantes se exploró por primera vez, revelando el papel hidrodinámico de los ojos y la boca protuberantes ".
Para ilustrar la compleja interacción entre las fuerzas hidrodinámicas, los investigadores se pusieron a trabajar en la creación de un modelo informático de una placa flexible autopropulsada. "Sujetaron" el extremo frontal del modelo y luego lo obligaron a imitar el movimiento ascendente y descendente.oscilaciones armónicas que utilizan las mantarrayas para impulsarse.
Para recrear el efecto de los ojos y la boca en el agua circundante, el equipo simuló varias placas rígidas en el modelo. Compararon este modelo con uno sin ojos ni boca utilizando una técnica llamada método de límite sumergido en penalización.
"Manejar peces que nadan al azar y aislar el propósito deseado de medición de numerosos factores es difícil", dijo Sung. "Para superar estas limitaciones, se adoptó el método de límite sumergido en penalización para encontrar los beneficios hidrodinámicos de los ojos y la boca que sobresalen".
El grupo descubrió que los ojos y la boca generaban un vórtice de flujo hacia adelante y hacia atrás, lo que aumentaba la presión negativa en el frente del animal simulado, y un vórtice de lado a lado que aumentaba la diferencia de presión entre la parte superior y la inferior de la mantarraya.El resultado fue un mayor empuje y un crucero acelerado.
Un análisis más detallado mostró que los ojos y la boca aumentaron la eficiencia de propulsión general en más de un 20,5% y un 10,6%, respectivamente.
Sung y su equipo esperan que su trabajo, impulsado por la curiosidad, avive aún más el interés en explorar los fenómenos de fluidos en la naturaleza. Están buscando formas de adaptar esto para los diseños de vehículos acuáticos de próxima generación basados más de cerca en animales marinos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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