在大型鱼群的动力学模型中对流体动力学尾流效应的建模

本文开发了一种新颖的游动鱼类尾流模型，并将其整合到鱼群动力学模型中，以探究流体动力学对鱼群集群涌现行为的影响。该模型通过在纵荡、横荡和艏摇方向上的力-动量平衡，融入了成熟的吸引、对齐和视觉检测规则，从而允许我们将体型、形状和惯性的影响纳入鱼类运动动力学中。该模型的关键新颖之处在于对流体动力学的建模，其不仅包括鱼体引起的势流，还包括鱼产生的涡尾流。这些流体动力学特征以及纵荡、横荡和艏摇力系数，通过对鲹形游动者的三维高保真直接数值模拟进行参数化，从而在这些模型中实现了更高程度的真实性。该模型用于检验尾流特征对鱼群拓扑结构和运动的影响。模拟表明，这些尾流涡导致鱼群内部组织性提高，尤其是在社会力相对较弱的情况下。