桡足类动力学的拉格朗日模型：湍流中由逃避跳跃引起的聚类
流体动力学
2016-04-27 v2
摘要
浮游桡足类动物是能够通过快速有力跳跃游泳的小型甲壳类动物。这种能力用于逃避可能由大型捕食者(即鱼幼虫)产生的流扰动或海洋固有的高湍流动力学引起的高剪切区域。通过实验与数值结合的研究，我们调查了跳跃行为对湍流环境中桡足类小尺度斑块的影响。此处使用静水中显示逃避响应跳跃的桡足类记录速度轨迹来定义和调整拉格朗日桡足类(LC)模型。该模型进一步用于模拟通过Navier-Stokes方程直接数值模拟获得的完全发展流体湍流中数千桡足类的行为。首先，我们展示LC速度统计与湍流中桡足类可用实验观测定性一致。其次，我们通过分形维数量化LC的聚类。我们显示可低至约2.3，且它临界依赖于所提LC模型的剪切率敏感性，特别是在窄剪切率值范围内呈现最小值。我们进一步研究跳跃强度、跳跃方向和桡足类几何纵横比对小尺度空间分布的影响。最后，讨论了观测到的聚类对相遇率和交配成功的潜在生态影响。
引用
@article{arxiv.1601.01438,
title = {A Lagrangian model of copepod dynamics: Clustering by escape jumps in turbulence},
author = {Hamidreza Ardeshiri and Ibtissem Benkeddad and François G. Schmitt and Sami Souissi and Federico Toschi and Enrico Calzavarini},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.01438},
year = {2016}
}
备注
13 pages, 9 figures