Ученые: рыбы и флаги задают новую стратегию движения

При цитировании информации активная гиперссылка на evo-rus.com обязательна.

По словам Гозы, доцента кафедры аэрокосмической техники в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн, его работа – это попытка найти новые био-вдохновленные двигательные стратегии.

“Рыба плавает очень эффективно, а птицы могут летать со значительной экономией своей энергии, поэтому мы должны использовать эти наблюдения для информирования о реальных изменениях парадигмы в стратегиях передвижения, которые мы разрабатываем», – сказал он. – “Например, крыло птицы и хвост рыбы гибкие, и когда эти животные летают или плавают, воздух и вода вокруг них вызывают пассивное движение” – объяснил доцент.

“Другой пример – когда воздух проходит мимо флага, создавая его взмах, это влияет на движение воздуха вокруг него”, – сказал Гоза. “Если мы сможем понять это взаимодействие структуры жидкости или связи структуры жидкости на самом базовом уровне, можем ли мы использовать его для проектирования самолетов и подводных лодок с совершенно другим типом передвижения?” – подытожил учёный.

Гоза сказал, что скорость потока воздуха или воды вокруг транспортного средства и плотность материалов, из которых они сделаны, играют роль как в резонансе, так и в пассивно вызванном движении.

“Ученые поняли, что вне контекста взаимодействия жидкости со структурой существует глубокий отклик, когда вы возбуждаете структуру или систему с ее резонансной частотой”, – сказал Гоза. – “Но какую роль играет эта пассивная динамика, и можем ли мы настроить структурные свойства так, чтобы резонансная частота вашей системы была как-то значимо связана с потоком – то есть с движением, которое вы предписываете?”

Одним из препятствий в этом исследовании было то, что стандартное определение резонансной частоты предполагало, что структура находится в вакууме. “Но это не так; она находится в жидкости, а жидкость влияет на резонансную частоту”, – объяснил Гоза.

Следовательно, первый шаг должен был определить понятие резонанса, которое включает в себя влияние жидкости. “Одним из значительных вкладов этого исследования было однозначное определение этой резонансной частоты, а затем подтверждение того, что в широком диапазоне различных параметров мы действительно видим преимущества в производительности вблизи этой резонансной частоты”, – сказал он. “А именно, если конструкция колеблется или движется с определенной частотой в этом потоке, это приводит к улучшению тяги”, – добавил мужчина.

Гоза сказал, что более крупные вычисления амплитуды пучка больше отражают плавание рыбы. Результаты показали, что при этих больших амплитудах роль играют как резонансные, так и нерезонансные механизмы. “Резонанс определяется с точки зрения сверхмалых волн, но мы понимаем, что рыба на самом деле плавает с большой амплитудой”, – сказал Гоза. – “Мы преодолели разрыв между определением того, что означает резонанс в этой настройке малой амплитуды, когда присутствует жидкость, с учетом того факта, что рыба испытывает гораздо более сильные эмоции. Мы установили связь с результатами в случае малой амплитуды, обнаружив, что преимущества в производительности сохраняются вблизи резонанс даже при больших амплитудах, которые действительно имеют отношение к биологическому движению”.

В зависимости от режима, пик тяги находится вблизи этой резонансной частоты, связанной с небольшой амплитудой. “Ключ в том, что при переходе к этим большим амплитудам резонанс продолжает играть доминирующую роль. Мы обнаружили, что понятие резонанса с малой линейной амплитудой было подходящим для прогнозирования и понимания этих пиков и толчков в большинстве случаев. Если это пассивное движение может быть полезным при передвижении, оно может уменьшить количество энергии, вводимой в систему», – считает Гоза. “Мы можем использовать эту пассивную динамику и позволить им делать движение для нас”, – предложил исследователь.

Гоза сказал, что одним из следующих этапов этого исследования будет поиск современных активных материалов, которые можно настроить на правильную резонансную частоту, чтобы вызвать пассивную динамику с желаемым выходом энергии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»