基于曲率模型的斑马鱼C型转弯和逃逸的力能学比较（英文）

论文摘要

斑马鱼C型起动不仅发生于逃逸响应(C型逃逸),而且发生于非逃逸响应(C型转弯)。它们具有不同的变形模式和周期,并且运动学性能各异。在相同的弯曲幅度下,C型转弯实现更大的转弯角度,而C型逃逸则具有更快的游动速度。但尚不清楚它们的水动力学机制和力能学特征。本文针对C型转弯和逃逸的变形特征,建立新的曲率模型,采用优化算法拟合模型参数。通过自主游动数值模拟,发现C型转弯实现大转弯的机制在于:弯曲阶段存在比较大的正向力矩,而回摆阶段存在比较小的反向力矩;而C型逃逸在回摆阶段存在比较大的推力,导致反向力矩增大和转弯角度变小。还发现周期对转弯角度的影响不大,但对逃逸速度和能量消耗影响显著。因此,C型转弯为了节省能量,周期通常在100 ms以上;而C型逃逸为了追求高速度,周期则在50 ms附近。

论文目录

• 1 Materials and methods
•   1.1 The fish body model
•   1.2 Establishment of the curvature model
•   1.3 Determination of model parameters
•   1.4 Governing equations of the self-propelled swimming
•   1.5 Dimensionless parameters
• 2 Results and Discussions
•   2.1 Numerical simulation results and comparisons with experiment
•   2.2 Effects of deformation patterns
•   2.3 Effects of duration
• 3 Conclusion

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王仲威,余永亮

关键词: 型起动,转弯,曲率模型,自主游动,力能学

来源: 中国科学院大学学报 2019年04期

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 中国科学院大学工程科学学院

基金: Supported by the National Nature Science Foundation of China(11372310),Key Research Program of Frontier Science,CAS(QYZDB-SSWSYS002)

分类号: O351.2

页码: 467-480

总页数: 14

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