我们使用由初始实验指导的建模和模拟来研究在前缘振荡的薄箔，这些薄箔在产生的流体力作用下可以自由单向移动。我们发现，随着箔片长度和刚度的变化，游泳速度出现类似共振的峰值。我们发现无粘模型与箔片运动实验（尤其是其形状的波长）、其游动速度与箔片长度和刚度的关系以及相应的流量非常吻合。该模型预测，箔片速度与箔片长度与−1/3功率成正比，箔片刚度与2/15功率成正比。这些尺度给出了实验数据的良好压缩。

话题
牛顿力学, 机器人学, 积分变换, 复杂分析, 空气动力学, 流动可视化, 层流, 流体阻力, 粘度, 流体力
1
R。
 
班布里奇
，“
鱼的游动速度与体型、尾拍的频率和幅度有关
,”
实验生物学杂志。
 
35
,
109
–
133
(
1958
).
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
2
相对湿度。
 
布莱克
，“
labriform运动的力学。I.天使鱼（Pterphylum eimekei）的唇形运动：对力量打击的分析
，“
实验生物学杂志。
 
82
,
255
–
271
(
1979
).
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
三。
R.E.公司。
 
沙德威克
和
G.V.公司。
 
兰黛
,
鱼类生物力学
(
学术
,
纽约
,
2006
).
谷歌学者
 
4
F.E.公司。
 
鱼
和
G.V.公司。
 
兰黛
，“
游泳鱼类和哺乳动物的被动和主动水流控制
,”
每年。流体力学版次。
 
38
,
193
–
224
(
2006
).
https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.38.050304.092201
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
5
英国。
 
穆勒
,
J。
 
史密特
,
E.J.公司。
 
斯塔姆休斯
、和
J·J。
 
维德勒
，“
鳗鲡（Anguilla Anguilla）在波动的鱼类游泳流场中，身体是如何形成尾迹的
,”
实验生物学杂志。
 
204
(
16
),
2751
–
2762
(
2001
).
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
公共医学
 
6
医学博士。
 
Lighthill公司
，“
水生动物推进的流体力学
,”
每年。流体力学版次。
 
1
(
1
),
413
–
446
(
1969
).
https://doi.org/10.1146/annrev.fl.01.010169.002213
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
7
T.Y.公司。
 
吴
，“
游泳推进的流体力学。第1部分：。二维柔性板在无粘流体中的变速游泳
,”
J.流体力学。
 
46
(
2
),
337
–
355
(
1971
).
https://doi.org/10.1017/S0022112071000570
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
8
J.A。
 
斯潘伯格
，“
鱼类运动数学理论综述
,”
工程数学杂志。
 
44
(
4
),
395
–
448
(
2002
).
https://doi.org/10.1023/A:1021256500244
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
9
英国。
 
辛格
和
T·J。
 
佩德利
，“
游泳鱼类柔韧身体动作的水动力学
,”
物理D：非线性现象。
 
237
(
14–17
),
2234
–
2239
(
2008
).
https://doi.org/10.1016/j.physd.2008.02.002
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
10
M。
 
斯法基奥塔基斯
,
D.M.博士。
 
车道
、和
J.B.C.公司。
 
戴维斯
，“
鱼类水上运动游泳模式综述
,”
IEEE J.海洋。工程师。
 
24
(
2
),
237
–
252
(
1999
).
https://doi.org/10.109/48.757275
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
11
医学硕士。
 
特里安塔菲卢
,
通用标准。
 
特里安塔菲卢
、和
D.K.P.博士。
 
岳
，“
鱼类游泳的流体力学
,”
每年。流体力学版次。
 
32
,
33
–
53
(
2000
).
https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.32.1.33
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
12
G.V.公司。
 
兰黛
,
P.G.A.公司。
 
马登
,
J·L·。
 
坦戈拉
,
E.公司。
 
安德森
、和
电视。
 
贝克
，“
鱼类的生物灵感，用于智能材料设计和功能
,”
聪明的母亲。结构。
 
20
,
094014
(
2011
).
https://doi.org/10.1088/0964-1726/20/9/094014
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
13
G.V.公司。
 
兰黛
,
J。
 
林
,
R。
 
谢尔顿
,
C、。
 
威特
,
E.公司。
 
安德森
、和
J·L·。
 
坦戈拉
，“
研究鱼类波动运动的机器人模型
,”
3月Technol。社会学杂志。
 
45
(
4
),
41
–
55
(
2011
).
https://doi.org/10.4031/MTSJ.45.4.8
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
14
答：。
 
吉布
,
B。
 
杰恩
、和
G.公司。
 
兰黛
，“
蓝鳃太阳鱼Lepomis Macrochirus胸鳍运动的运动学
,”
实验生物学杂志。
 
189
(
1
),
133
–
61
(
1994
).
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
公共医学
 
15
例如。
 
德鲁克
和
G.V.公司。
 
兰黛
，“
硬骨鱼类背鳍的运动功能：太阳鱼尾流力的实验分析
，“
实验生物学杂志。
 
204
(
17
),
2943
–
2958
(
2001
).
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
公共医学
 
16
G.V.公司。
 
兰黛
,
E.J.公司。
 
安德森
,
J。
 
坦戈拉
、和
P.G.公司。
 
马登
，“
鱼类生物机器人：自我脉动的运动学和流体动力学
,”
实验生物学杂志。
 
210
(
16
),
2767
(
2007
).
https://doi.org/10.1242/jeb.000265
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
公共医学
 
17
英国。
 
摩根森
,
B.I.公司。
 
Triplett公司
、和
D.J.博士。
 
克莱因
，“
自由泳鳍驱动水下航行器建模和控制的几何方法
,”
IEEE传输。机器人。
 
23
(
6
),
1184
–
1199
(
2007
).
https://doi.org/10.109/LED.2007.911625
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
18
N。
 
范登伯格
,
J。
 
张
、和
美国。
 
儿童读物
，“
对称性破坏导致向前扑翼飞行
,”
J.流体力学。
 
506
,
147
–
155
(
2004
).
https://doi.org/10.1017/S0022112004008468
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
19
美国。
 
儿童读物
,
N。
 
范登伯格
、和
J。
 
张
，“
被动物体在振荡气流中的悬停
，“
物理学。流体
 
18
,
117103
(
2006
).
https://doi.org/10.1063/1.2371123
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
20
A.J.公司。
 
伯古
,
美国。
 
徐
、和
张杰（Z.J.）。
 
王
，“
昆虫飞行中的被动机翼俯仰反转
,”
J.流体力学。
 
591
,
321
–
337
(
2007
).
https://doi.org/10.1017/S0022112007008440
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
21
美国。
 
阿尔伯
和
医学博士。
 
雪莱
，“
相干运动作为自由扑动物体的吸引状态
,”
程序。国家。阿卡德。科学。美国。
 
102
(
32
),
11163
–
11166
(
2005
).
https://doi.org/10.1073/pnas.0505064102
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
公共医学
 
22
美国。
 
阿尔本
，“
流-体耦合动力学的隐式方法
,”
J.计算。物理学。
 
227
(
10
),
4912
–
4933
(
2008
).
https://doi.org/10.1016/j.jcp.2008.01.021
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
23
瑞典。
 
斯帕格诺利
和
医学博士。
 
雪莱
，“
流体中的变形体：悬停、棘轮和破裂
,”
物理学。流体
 
21
,
013103
(
2009
).
https://doi.org/10.1063/1.3054143
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
24
J·D·。
 
埃尔德雷奇
和
D。
 
比萨尼
，“
简单铰接鱼状系统在障碍物后的被动运动
,”
J.流体力学。
 
607
,
279
–
288
(
2008
).
https://doi.org/10.1017/S0022112008002218
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
25
E.公司。
 
坎索
和
P.K.公司。
 
牛顿
，“
水下弹簧-质量系统中通过法向模态耦合的被动运动
,”
J.流体力学。
 
641
,
205
–
215
(
2009
).
https://doi.org/10.1017/S0022112009992357
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
26
C、。
 
埃洛伊
和
L。
 
肖韦勒
，“
高雷诺数下二维波动游泳的优化
,”
国际期刊非线性力学。
 
46
(
4
),
568
–
576
(
2011
).
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
27
一、。
 
博拉兹贾尼
和
F、。
 
索蒂罗波罗斯
，“
过渡流和惯性流条件下杨梅游泳的流体力学数值研究
,”
实验生物学杂志。
 
211
(
10
),
1541
(
2008
).
https://doi.org/10.1242/jeb.015644
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
公共医学
 
28
一、。
 
博拉兹贾尼
和
F、。
 
索蒂罗波罗斯
，“
过渡流和惯性流条件下泥鳅游泳水动力学的数值研究
,”
实验生物学杂志。
 
212
(
4
),
576
(
2009
).
https://doi.org/10.1242/jeb.025007
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
公共医学
 
29
美国。
 
科恩
和
第页。
 
库穆察科斯
，“
优化的泥鳅游泳模拟
,”
实验生物学杂志。
 
209
(
24
),
4841
(
2006
).
https://doi.org/10.1242/jeb.02526
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
公共医学
 
30
答：A。
 
Shirgaonkar公司
,
营业时间。
 
刮除（Curet）
,
不适用。
 
巴坦卡
、和
文学硕士。
 
麦基弗
，“
带鳍推进在脉冲运动过程中的流体动力学
,”
实验生物学杂志。
 
211
(
21
),
3490
(
2008
).
https://doi.org/10.1242/jeb.019224
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
公共医学
 
31
医学博士。
 
麦克亨利
,
C.A。
 
佩尔
、和
J.H。
 
长
，“
游泳速度的机械控制：波动鱼类模型的刚度和轴向形状
,”
实验生物学杂志。
 
198
(
11
),
2293
–
2305
(
1995
).
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
公共医学
 
32
例如。
 
德鲁克
和
G.V.公司。
 
兰黛
，“
虹鳟背鳍的运动功能：运动模式和水动力
,”
实验生物学杂志。
 
208
(
23
),
4479
–
4494
(
2005
).
https://doi.org/10.1242/jeb.01922
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
公共医学
 
33
G.V.公司。
 
兰黛
和
P.G.A.公司。
 
马登
，“
鱼类运动：柔性翼状鳍的运动学和流体动力学
,”
实验流体
 
43
(
5
),
641
–
653
(
2007
).
https://doi.org/10.1007/s00348-007-0357-4
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
34
美国。
 
阿尔本
，“
柔性体和涡片动力学仿真
,”
J.计算。物理学。
 
228
(
7
),
2587
–
2603
(
2009
).
https://doi.org/10.1016/j.jcp.2008.12.020
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
35
美国。
 
阿尔本
，“
高雷诺数下扑翼附体的最优柔度
，“
J.流体力学。
 
614
,
355
–
380
(
2008
).
https://doi.org/10.1017/S0022112008003297
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
36
G.K.公司。
 
巴奇勒
,
流体动力学导论
(
剑桥大学出版社
,
英国剑桥
,
1967
).
谷歌学者
 
37
M。
 
阿根廷
和
L。
 
马哈德万
,
程序。国家。阿卡德。科学。美国。
 
102
,
1829
–
1834
(
2005
).
https://doi.org/10.1073/pnas.0408383102
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
公共医学
 
38
第页。
 
沙夫曼
,
涡旋动力学
(
剑桥大学出版社
,
英国剑桥
,
1992
).
谷歌学者
 
39
N.I.公司。
 
穆斯克利什维利
,
奇异积分方程：函数论的边界问题及其在数学物理中的应用
(
罗德霍夫
,
格罗宁根
,
1953
).
谷歌学者
 
40
R。
 
克拉斯尼
，“
Trefftz平面内涡片卷起的计算
,”
J.流体力学。
 
184
,
123
–
155
(
1987
).
https://doi.org/10.1017/S0022112087002830
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
41
R。
 
克拉斯尼
，“
周期性涡片卷起的去角化
,”
J.计算。物理学。
 
65
,
292
–
313
(
1986
).
https://doi.org/10.1016/0021-9991（86）90210-X
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
42
M。
 
琼斯
，“
无粘性流体在移动平板周围的分离流动
,”
J.流体力学。
 
496
,
405
–
401
(
2003
).
https://doi.org/10.1017/S0022112003006645
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
43
C、。
 
埃洛伊
,
C、。
 
苏伊利兹
、和
L。
 
肖韦勒
，“
矩形板的颤振
,”
J.流体结构。
 
23
(
6
),
904
–
919
(
2007
).
https://doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2007.02.002
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
44
美国。
 
阿尔本
，“
涡街尾迹中的被动体和主动体
,”
J.流体力学。
 
642
,
95
–
125
(
2009
).
https://doi.org/10.1017/S0022112009991741
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
 
45
美国。
 
阿尔本
,
P.G.公司。
 
马登
、和
G.V.公司。
 
兰黛
，“
辐射鱼类主动鳍形控制的机理
,”
J.R.Soc.接口
 
4
(
13
),
243
–
256
(
2007
).
https://doi.org/10.1098/rsif.2006.0181
谷歌学者
交叉参考
搜索ADS
公共医学
 
©2012美国物理研究所。
2012
美国物理研究所
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