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探索水母在尺度、频率和占空比变化下运动的敏感性。 (英语) Zbl 1490.76262号

摘要:水母被称为世界上最节能的动物之一,因为它们在流体环境中运动自如,这是其钟形运动学与形态、肌肉和材料特性相结合的产物。我们通过进行电子比较研究来研究水母的运动,并探索了细度比为1(钟高与钟径之比)的水母在不同流体尺度(即雷诺数)、钟收缩频率和收缩相运动学(占空比)下的游泳性能。为了研究这些关系,使用了沉浸式边界方法的开源实现(IB2d型)解决粘性流体中柔性水母钟的完全耦合流固耦合问题。全面的2D参数子空间探索说明了最佳参数组合可以提高游泳性能。通过Sobol敏感性分析,所有性能指标表明,在较高的性能参数子空间上,钟形驱动频率的敏感性高于流体标尺或占空比。此外,在涉及运输成本和向前游泳速度的整体表演空间中,发现了帕累托型前沿。当突出显示不同的参数区域时,这些性能空间中出现了模式,这补充了全局敏感性结果。最后,为科学界提供了水母运动的开源计算模型,可作为未来数值实验的起点。

MSC公司:

76Z10号 水和空气中的生物推进
76D99型 不可压缩粘性流体
76M99型 流体力学基本方法
74层10 流固相互作用(包括气动和水弹性、孔隙度等)
92立方厘米 生物力学
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全文: 内政部

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