鱼类如何为游动提供动力：一项三维计算流体动力学研究
流体动力学
2018-12-07 v1 生物物理
摘要
在鱼类的波动游动中，肌肉沿身体依次收缩，产生弯曲波推抵水体并产生推力。本文采用耦合鱼类规定变形运动的三维计算流体动力学模型，研究鱼体沿身的基本力学量：力、力矩与功率。我们发现，鳗形游动者与鲹形游动者身体上的力均以反作用力为主；此外，鲹形游动者尾鳍上的力以类阻力为主。力矩呈现波状模式，其在鳗形与鲹形游动者中均比曲率波传播更快，且鲹形游动者的波速更高。鳗形游动者的功率输出集中于身体前半部分，而在身体后侧显著为负。相比之下，鲹形游动者的大部分功率由柄部之前身体的后部产生。结果解释了不同游动模式鱼类观测到的肌电图差异，并解释了鲹形游动者中肌腱的功能。
引用
@article{arxiv.1812.02410,
title = {How fish power swimming: a 3D computational fluid dynamics study},
author = {Tingyu Ming and Bowen Jin and Jialei Song and Haoxiang Luo and Ruxu Du and Yang Ding},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.02410},
year = {2018}
}