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并非寻常的水母模型:探索触手与口腕对运动的影响

流体动力学 2019-08-13 v1 定量方法

摘要

水母—— majestic、高能效,且是栖息于海洋中最古老的物种之一。或许正是第二点,它们的效率,数十年来一直吸引科学家研究其运动行为。然而,无人专门探索过它们的触手与口腕对其潜在游泳性能的作用,而这可以说正是赋予水母美感、同时让其猎物(以及海滩游客)心生恐惧的特征。我们进行比较性的计算实验,研究触手/口腕的数量、长度、位置与密度如何影响前向游泳速度、运输成本与流体混合。使用浸没边界法的开源实现(IB2d)来求解理想化柔性水母伞体与多孔弹性触手/口腕在黏性不可压缩流体中完全耦合的流固耦合问题。总体而言,触手/口腕通过似乎抑制涡旋形成而抑制前向游泳速度。观察到长度与流体尺度(雷诺数)之间以及触手/口腕数量、密度与位置之间的非线性关系,表明形态上的微小变化可能导致游泳速度的显著下降,在某些情况下有触手/口腕与无触手/口腕的案例间降幅可达 400%。

关键词

引用

@article{arxiv.1908.04202,
  title  = {Naut your everyday jellyfish model: Exploring how tentacles and oral arms impact locomotion},
  author = {Jason G. Miles and Nicholas A. Battista},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1908.04202},
  year   = {2019}
}

备注

45 pages, 35 figures. arXiv admin note: text overlap with arXiv:1904.09340