波长如何影响两个加速镜像对称细长 swimmer 的水动力性能

鱼群能够同时进行线性加速。为揭示其 underlying 水动力机制,我们数值研究了 Reynolds 数 $Re = 1000 - 2000$、Strouhal 数 $St = 0.2 - 0.7$ 和波长 $\lambda = 0.5 - 2$ 如何影响两个并排、反相波动的水翼的平均净推力和净推进效率。总共使用浸没边界法模拟了 $550$ 个算例。推力随波长和 Strouhal 数显著增加,而仅随 Reynolds 数略有增加。我们应用符号回归算法来表述这一关系。此外,我们发现镜像对称集群所能实现的净推力可超过单个 swimmer 的十倍,尤其在低 Reynolds 数下。最高效率出现在 $St = 0.5$ 和 $\lambda = 1.2$ 处,其中 $St$ 与线性加速的自然 swimmer(如 Crevalle jack)中观测到的一致。我们识别了六种不同的流场结构。最高推力对应于非对称流型,而最高效率出现在流场对称且涡街汇聚时。