Физики раскрыли механизм высокой скорости плавания дельфинов

Согласно исследованию, опубликованному в Physical Review Fluids, дельфины достигают высокой скорости за счёт образования крупных вихревых колец в воде.

Механика движения

Учёные выяснили, что во время движения хвоста вниз формируется вихрь, который отделяется от тела и уходит назад, создавая реактивную тягу. Этот процесс обеспечивает основное поступательное движение животного за счёт передачи импульса воде.

«Победу одержали крупные вихревые кольца, поскольку именно они дают основной импульс», — отмечают авторы исследования.

Структура водного следа

За крупными вихрями формируются более мелкие завихрения, возникающие в результате распада турбулентности. Однако именно крупные структуры определяют скорость движения, тогда как мелкие элементы лишь сопровождают поток и не влияют на тягу.

Компьютерное моделирование

Для исследования использовалось прямое численное моделирование на суперкомпьютере Fugaku. Модель включала миллиарды расчетных точек и позволила детально воспроизвести поток воды.

Ютаро Мотоори из Осакского университета отметил, что такой метод позволяет отделить полезную тягу от хаотичной турбулентности.

Практическое применение

Результаты могут быть использованы в разработке подводных роботов и биомиметических систем движения. Инженеры смогут создавать более эффективные конструкции, имитирующие принцип образования вихревых колец, что снизит энергопотери и повысит скорость аппаратов.

Исследователи также считают, что аналогичные механизмы могут объяснять движение других животных в воде и воздухе.

Больше новостей и эксклюзивных видео смотрите в канале Самара Онлайн 24 в MAX.