โพสต์ยอดนิยม

ตัวเลือกของบรรณาธิการ - 2019

Sharkskin เพิ่มการลาก

Anonim

ในระดับง่ายคุณจะคาดหวังผิวฉลามเพื่อลดการลาก อย่างไรก็ตามจุดประสงค์ของโครงกระดูกที่ได้รับแรงบันดาลใจจากปลาฉลามเป็นโครงสร้างที่มีขนาดเล็กที่พบในปีกเครื่องบินใบพัดกังหันลมและชุดว่ายน้ำที่มีระดับโอลิมปิก - คือการทำเช่นนั้น ความสามารถในการลดการลาก Hydrodynamic ของ Sharkskin ได้รับการโต้แย้งทางวิชาการเป็นเวลา 30 ปีที่ผ่านมา

การโฆษณา


เพื่อชี้แจงปรากฏการณ์นี้นักวิจัยจาก Stony Brook University และ University of Minnesota ได้ทำการจำลองเกี่ยวกับความสามารถของฟันกรามฟันขนาดเล็กที่มีลักษณะฟันเช่นเดียวกับที่ทำขึ้นเพื่อปรับเปลี่ยนการไหลของอุทกพลศาสตร์ด้วยความละเอียดระดับประวัติการณ์ ไม่ให้ลดการเหินผ่านน้ำพวกเขาพบว่าโครงสร้างสามารถเพิ่มการลากได้ถึง 50 เปอร์เซ็นต์

Fotis Sotiropoulos ซึ่งก่อนหน้าที่จะมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเครื่องมือคำนวณเพื่อศึกษาผลกระทบของปัจจัย hydrodynamic เกี่ยวกับรูปทรงของปลาและรูปแบบว่ายน้ำและปริญญาเอกของเขา นักศึกษา Aaron Boomsma กล่าวถึงงานสำรวจอุทกพลศาสตร์ของฉลามสัปดาห์นี้ใน ฟิสิกส์ของของเหลว จาก AIP Publishing

"การทำงานของฉลามเป็นวิวัฒนาการตามธรรมชาติโดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากสังเกตเห็นความคล้ายคลึงกันระหว่างภาพยนตร์ฉลามและแผ่นฟิล์ม" Sotiropoulos คณบดีวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ของ Stony Brook University และผู้ตรวจสอบหลักของโครงการกล่าว "ความสนใจของเราได้รับความสนใจจากความคิดที่ว่าปลาฉลามสามารถให้ประโยชน์กับปลาฉลามได้"

Sotiropoulos และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้ข้อมูลการทดลองเกี่ยวกับรูปทรงเรขาคณิตสามมิติของฟันปลอมฉลาม mako shortfin โดย George Lauder ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาด้านชีววิทยาและอวัยวะที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดเพื่อสร้างเตียงคำนวณของฟันกรามในการจัดเรียงแบบแนวตั้งและโงนเงน จากนั้นจึงนำแบบจำลองเชิงตัวเลขมาใช้แนวความคิดเขตแดนที่ฝังตัวเพื่อศึกษารายละเอียดของการไหลของน้ำปั่นป่วนผ่านและเหนือเตียง denticle แบบ stationary

Sotiropoulos กล่าวว่า "การจำลองของเราแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าสำหรับการกำหนดค่าที่ผ่านการทดสอบแล้ว sharkskin จะเพิ่มการลากได้สูงถึงร้อยละ 50"

นักวิจัยยังจำลองการไหลเวียนเดียวกันกับ riblets พบว่าพวกเขาลดการลากลง 5 เปอร์เซ็นต์

ความแตกต่างนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างระหว่างเรขาคณิตของวัตถุ: ริบบิ้นสามารถ จำกัด ความหนืดตามสันเขาได้เนื่องจากเป็นส่วนสองมิติในขณะที่คุณลักษณะสามมิติที่ซับซ้อนของฟันทำให้เกิดความปั่นป่วนและหมุนวนรูปแบบการไหลที่ซับซ้อน ของความหนืดหนืด

"นี่เป็นตัวอย่างที่ดีว่าความพยายามของเราที่จะได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติได้นำไปสู่สิ่งที่เป็นประโยชน์อย่างแท้จริงถึงแม้ว่าการทำงานของโครงสร้างทางธรรมชาติที่เป็นต้นฉบับอาจไม่ง่ายเหมือนกันในการอธิบายหรือทำความเข้าใจ" Sotiropoulos กล่าว

งานในอนาคตสำหรับ Sotiropoulos และเพื่อนร่วมงานของเขารวมถึงการขยายงานของพวกเขาเพื่อทำความเข้าใจวิธีการที่ฟันดาบปลาฉลามดำเนินการภายใต้สภาวะที่ว่ายน้ำและแรงกดดันต่อไป อย่างไรก็ตาม Sotiropoulos ได้ตั้งข้อสังเกตไว้ว่าควรจะต้องมีคอมพิวเตอร์ super รุ่นใหม่เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับการมีส่วนร่วมนี้

การโฆษณา



เรื่องราวที่มา:

วัสดุจาก สถาบันฟิสิกส์แห่งสหรัฐอเมริกา หมายเหตุ: อาจมีการแก้ไขเนื้อหาสำหรับรูปแบบและความยาว


Journal Reference :

  1. A. Boomsma, F. Sotiropoulos การจำลองตัวเลขโดยตรงของฟันกรามในการไหลของช่องแบบปั่นป่วน ฟิสิกส์ของของไหล 2016; 28 (3): 035106 DOI: 10.1063 / 1.4942474