多重相互作用的涡街

我们研究了一个由（反向）冯·卡门涡街组成的无限阵列的行为。我们的主要动机是模拟大型鱼群中的尾流动力学。我们忽略鱼本身，专注于多个尾流的动态相互作用，其中每个尾流被建模为一个反向冯·卡门涡街。存在某些构型，使得涡街的无限阵列处于相对平衡状态，即所有涡街以相同的平移速度一起运动。我们考察了在与涡街相同平移速度运动的参考系中流线模式的拓扑结构，这有助于理解通过尾流中间区域的流体输运。流体根据相邻两条涡街之间的距离沿不同路径被平流输送。通常，当涡街之间的距离足够大时，每条涡街的行为类似于单个冯·卡门涡街，流体在两条相邻涡街之间整体移动。当涡街彼此靠近时，参与内部流体输运的涡街数量增加。这一观察结果激发了一个分岔分析，该分析将涡街之间的距离与参与内部流体输运的最大涡街数量联系起来。我们还表明，在短时间内，无限阵列涡街的流线拓扑分析可以预期为更现实的有限截断涡街阵列（其不处于平衡状态，且其动态演化最终会破坏在无限阵列情形中确定的精确拓扑模式）设定模式。相邻涡街之间的流体输运问题，可能有助于理解大型鱼群中内部鱼类的氧气和营养物质输运，以及理解被动运动的流动屏障。