无声南方小雕鸮扑翼飞行尾流的唯一流动特征
生物物理
2018-04-25 v1 流体动力学
摘要
猫头鹰静音飞行能力的相关机制数十年来一直是科学研究的兴趣所在，也是减少扑翼与非扑翼飞行噪声的灵感来源。在此，我们刻画了飞行猫头鹰产生的近尾流动力学及相关流动结构。目标是阐明由猫头鹰翅膀形态及其前向扑翼运动所产生的独特流动特征。我们研究了南方小雕鸮（Ninox boobook）的尾流；这是一种中型猫头鹰，具有 stealthy 飞行的共同特征。三只个体猫头鹰分别在气候鸟类风洞中以其舒适速度单独飞行。采用长时间高速粒子图像测速（PIV）对尾流速度场进行采样，同时利用高速视频记录翅膀运动学。在数个连续扑翼周期内获取的速度场时间序列使我们能够刻画尾流模式并将其与扑翼周期的各阶段相关联。结果显示，猫头鹰尾流与其他鸟类（西滨鹬 Calidris mauri；欧洲椋鸟 Strunus vulgaris）显著不同。猫头鹰近尾流未表现出任何明显的组织化涡脱落。相反，观察到更为混沌的尾流模式，其中与湍流相关的涡量特征尺度远小于其他鸟类。对尾流中发展的压力场估算表明，猫头鹰将压力降低至近似为零。因此推测，猫头鹰通过控制其尾流中生成的涡的尺寸来操控近尾流以抑制气动声学信号，这通过抑制压力场实现了降噪。
引用
@article{arxiv.1804.08772,
title = {Unique flow features of the silent southern Boobook owl wake during flapping flight},
author = {Jonathan Lawley and Hadar Ben-Gida and Krishnan Krishnamoorthy and Erin Hackett and Gregory Kopp and Gareth Morgan and Christopher Guglielmo and Roi Gurka},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.08772},
year = {2018}
}