Stingrays 'Weird Swimming May Inspire New Submarine Designs

{h1}

Wetenschappers gebruiken stromingsdynamica om te bestuderen hoe pijlstaartroggen zwemmen, om behendiger en brandstofefficiëntere onderzeeërs te ontwerpen.

Soms zijn de antwoorden op enkele van de meest uitdagende problemen met technologie in de natuur te vinden. Onderzoekers die meer wendbare en zuinige onderzeeërs willen ontwerpen, nemen signalen van de unieke en elegante manier waarop pijlstaartroggen zwemmen.

Wetenschappers van de universiteit van Harvard en de universiteit van Buffalo bestuderen hoe pijlstaartroggen bewegen, inclusief de ogenschijnlijk moeiteloze manier waarop de ronde en afgeplatte lichamen van de vis door water rimpelen. Het nieuwe onderzoek zou de ontwikkeling van onbemande onderzeeërs van de volgende generatie kunnen inspireren voor oceaanverkenning, opruimingsinspanningen of reddingsmissies.

"De meeste vissen kwispelen met hun staarten om te zwemmen, het zwemmen van een pijlstaartrog is veel unieker, zoals een vlag in de wind," zei Richard Bottom, een student mechanisch ingenieur aan de universiteit van Buffalo, in een verklaring. [Image Gallery: Catalogue of Strange Sea Creatures]

Bottom en zijn collega's gebruikten complexe algoritmen die te maken hebben met de computationele vloeistofdynamica om de manier waarop het water om de aarde stroomt, zwemmende pijlstaartroggen in kaart te brengen. De 3D-modellen identificeerden patronen van draaiende vloeistofregio's die bekend staan ​​als wervels die langs de pijlstaartroggen ontstaan ​​terwijl ze zich door het water voortbewegen.

In het bijzonder richtten de wetenschappers zich op de zogenaamde leading-edge vortex, de vortex aan de voorzijde van een bewegend object. Als pijlstaartroggen zwemmen, creëren draaikolken gunstige drukvelden op hun lichaam - lage druk op de voorkant en hoge druk op de rug - die hen vooruit helpen duwen in het water.

Dit fenomeen is bestudeerd bij vliegende vogels en insecten, maar Bottom en zijn collega's geloven dat dit de eerste keer is dat de meest geavanceerde vortex is onderzocht in onderwaterbewegingen.

Onderzoekers creëerden 3D-kaarten van de manier waarop water en wervelingen rond zwemmende pijlstaartroggen stromen. De blauwe bubbels geven wervels aan op de golven van het lichaam van een pijlstaartrog, die gunstige drukvelden veroorzaken die de vis naar voren duwen.

Onderzoekers creëerden 3D-kaarten van de manier waarop water en wervelingen rond zwemmende pijlstaartroggen stromen. De blauwe bubbels geven wervels aan op de golven van het lichaam van een pijlstaartrog, die gunstige drukvelden veroorzaken die de vis naar voren duwen.

Krediet: Richard Bottom

Voor insecten is de geavanceerde vortex een van de belangrijkste mechanismen die betrokken zijn bij het genereren van de stuwkracht die nodig is voor de vlucht. En aangezien bewegingen door lucht en water gebaseerd zijn op vergelijkbare eigenschappen, is het begrijpen van hoe deze wervels werken belangrijk voor de ontwikkeling van een breed scala aan bewegende voertuigen.

"Door naar de natuur te kijken, kunnen we ervan leren en nieuwe ontwerpen bedenken voor auto's, vliegtuigen en onderzeeërs," zei Iman Borazjani, assistent-professor in de lucht- en ruimtevaart aan de Universiteit van Buffalo, in een verklaring. "Maar we bootsen niet alleen de natuur na, we willen de onderliggende fysica begrijpen voor toekomstig gebruik in engineering of centrale ontwerpen."

De onderzoekers zullen hun bevindingen presenteren op de 66e jaarlijkse bijeenkomst van de American Physical Society Division van Fluid Dynamics op 24 november in Pittsburgh, Pennsylvania.

Borazjani en Bottom zijn van plan hun onderzoek uit te breiden door de veranderingen in beweging tussen verschillende soorten pijlstaartroggen te bestuderen.

Volg Denise Chow op Twitter @denisechow. Volg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: How Fake Weather Is Made For TV And Movies.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com