涡旋动力学如何帮助不规则身体扩散气味
流体动力学
2024-08-30 v1
摘要
本文考察了气味动力学与不规则身体周围涡旋动力学之间的耦合，重点关注受生物启发的推进机制。利用来自自制浸体边界法(IBM)求解器的计算流体动力学(CFD)仿真，我们研究了不同波形模式(具体为鳍鳍式和鳗鱼式)对水和空气环境中化学信号扩散的影响。我们的发现表明，涡旋动力学显著影响气味点的整体轨迹，尽管气味点与有序流结构的对齐并非总是精确。我们还评估了扩散和对流在气味传输中的相对贡献，表明在水中对流占主导地位，由于更高的施里德数；而在空气中，扩散在对流作用下也发挥更重要的作用。此外，鳗鱼式波形通常产生更强更远的化学信号，与鳍鳍式游动者相当。斯特劳哈尔数和雷诺数的关键作用在于决定气味扩散的效率，提供了可通过整合鱼类运动学的感知与水动力学原理来增强更高效、自适应和智能型潜水无人机(AUV)设计的见解。
引用
@article{arxiv.2408.16136,
title = {How does vortex dynamics help undulating bodies spread odor?},
author = {Maham Kamran and Amirhossein Fardi and Chengyu Li and Muhammad Saif Ullah Khalid},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.16136},
year = {2024}
}