美国物理研究所 涡度模式发展成对称性破缺不稳定性
信用:杨洛 鱿鱼和其他头足类动物使用一种尚不为人所知的喷射推进方式，尤其是在湍流条件下的流体力学方面
发现它们的秘密有助于为需要在这种环境中工作的生物感应水下机器人和飞行器创造新的设计
苏格兰、美国
S
，中国正在探索鱿鱼脉冲喷射推进背后的基本机制
在《流体物理学》中，该小组描述了他们首次考虑湍流时头足类动物喷气推进的数值研究
在他们的发现中，他们发现在层流或非湍流中推力的产生和效率被低估了
这项研究的模型是一个二维的类似乌贼的游泳者，它有一个带有压力室和作为水的入口和出口的喷嘴的柔性罩体
模拟鱿鱼肌肉收缩的外力施加在模型的柔性覆盖表面上
“结果，身体的内部体积减小，腔室内的水被喷射出来形成射流，”作者之一、苏格兰格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学的研究助理杨洛说
“乌贼被强大的喷流以相反的方向向前推进，然后地幔由于储存的弹性能量而自动膨胀
在地幔膨胀期间，水被吸入腔室，并在下一次地幔收缩时被喷出
" 罗认为，当考虑湍流时，喷气推进效率更高
该小组还发现了射流器周围涡流的对称性破缺不稳定性，在几个连续的射流循环后，射流器发出水射流
“这可能有助于更好地理解为什么在湍流中活动的幼体和成体鱿鱼比在层流中活动的幼体和幼体更频繁地使用爆发-滑行游泳，”罗说
除了喷气推进，幼年和成年乌贼还经常依靠头部的鳍摆动来游泳
该小组发现，这种爆发-滑行的方式可能有助于鱿鱼避免周围涡流的对称破坏不稳定性，这种不稳定性可能导致推力和效率下降
“我们关于对称性破缺不稳定性机制的研究结果为鱿鱼启发的水下机器人和运载工具的设计提供了指导，”罗说
“连续喷射推进可能不是有利的，在设计喷射推进式水下运载器或推进器时，需要采取具体措施，通过主动控制物体变形来改变内部涡流模式的演变，从而减轻这种不稳定性的影响
" 我们会很快看到新的基于喷气推进的潜艇吗？ “这一点很难确定，”罗说
“但作为一种相对较少被广泛研究的水下推进形式，它在有效瞬时逃逸和高机动性的直接机制方面具有优势
这使得它有望与典型的推进器推进系统集成，以实现按需机动性
"
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