奥门新萄京娱乐场溜鱼皮其实会追加阻力,瑰雷

2019-11-09 12:42栏目:奥门新萄京娱乐场
TAG:

换句话说,鲨鱼的皮齿也许的确能在某些特殊情况下减小阻力。索蒂罗波罗斯说,在这个实验中,研究人员在测试微沟槽和皮齿时用的是鲨鱼的巡游速度。因此,尽管皮齿并没有在巡游阶段减小阻力,它们或许会在鲨鱼“冲刺”时起作用。又或者,这些皮齿只有在活鲨鱼那起伏的身体上才能最好地发挥作用,而不是在(模拟的)平面上就能生效。此外,它们也可能很大程度上被用作其他目的,比如充当某种防御机制。

研究人员对灰鲭鲨游速为何如此之快展开研究。他们对灰鲭鲨的皮肤进行了试验,证实了一个由来已久的推测,即鲨鱼身上的刚毛的作用与高尔夫球表面的凹坑是一样的。研究人员希望,这项由波音公司和美国军方资助的研究能帮助飞机飞得更快。

“很长时间以来,这一直都是争论的中心。”索蒂罗波罗斯说。

在实验中,研究人员将1个光滑的表面放入水槽,接着放一片鲨鱼皮,然后测量2种情况下的水流。美国物理学会年会公布了该实验结果。亚拉巴马大学的埃米·兰说:“在涉及鲨鱼皮肤的所有情况中,我们发现,流动分离区面积因鲨鱼皮而明显减少。”

“我们并不能从这项研究就下定论说鲨鱼皮在任何情况下都不能减小阻力,因为在我们的模拟中还有许多其他流体参数现在无从解释。”索蒂罗波罗斯说。

图为灰鲭鲨

但这些问题还需要进一步的研究,索蒂罗波罗斯补充道。“也许,鲨鱼演化出如此复杂皮肤的原因,比我们想象得更加复杂多样。”

奥门新萄京娱乐场 1

奥门新萄京娱乐场 2
放大后的鲨鱼盾鳞。图片来源:参考文献[奥门新萄京娱乐场 ,1]

3月6日报道 据英国《泰晤士报》网站3月5日报道称,鲨鱼在水中游泳的原理,显示出飞机如何顺应气流飞行。

(周唯/译)长期以来,许多专家一直在鼓吹用鲨鱼皮状的“微沟槽”(riblets)包覆物体表面的好处,因为这项技术据说可以显著减小阻力。但在《流体物理学》期刊(Physics of Fluides)上发表的一项新研究[1]发现,在某些情况下,覆盖在鲨鱼皮上的“皮齿”实际上可能会增加阻力—— 这表明这项技术的前提可能从根本上就是错误的。

埃米·兰说,有意思的是,皮肤是在没有鲨鱼主动控制的情况下产生这种效应的。她说:“人造表面即便在空气中也可以利用这种完全被动的机制,这一前景非常令人兴奋。”

科学家表示,虽然微沟槽也许有用,但它们生效的方式却与鲨鱼皮齿的并不一致。这可能是因为微沟槽本质上是一种二维结构,能产生更有条理的流型。而皮齿是复杂的三维结构,因而产生了更加复杂的湍流。

报道指出,没人知道灰鲭鲨的最快速度。根据一些说法,它可以达到每小时30英里的速度。还有人说,灰鲭鲨以金枪鱼为食,金枪鱼本身的时速达到每小时45英里,因此灰鲭鲨的速度可能是金枪鱼的几乎2倍。

研究人员一直认为,这些皮齿一定改变了鲨鱼身侧的水流,以减小阻力。事实上,这一特征已经帮助人们发明了名为“微沟槽”的脊状纹样去处理经过物体表面的流体。人们已经发现了这种结构的不同模式,并将这种结构纳入了风力涡轮机(从而提高效率)和泳衣(提高游泳速度)的设计中,甚至被用于改进医疗设备(以减少医院内感染)。

一个由航空工程师组成的研究小组取下几片灰鲭鲨皮肤,并将其置于流动的水中进行研究。他们发现,覆盖鲨鱼全身的0.2毫米长的刚毛有着类似的作用。

因为鲨鱼的速度极快,你可能会认为它们拥有光滑的皮肤,使它们得以在水中轻松快速地自如穿梭。但鲨鱼的皮肤实际上是被像牙齿一样的“皮齿”(denticles,本质上是鲨鱼的盾鳞)包住的。

空气阻力的一大来源是“边界层分离”。当物体在移动时,其表面附带一层近乎静止的水或空气,这时就会出现这种现象——产生把物体向后拖拽的漩涡。高尔夫球上的凹坑可以打破这一附面层,让球飞得更远。

奥门新萄京娱乐场 3皮齿成行排列(上)和交错排列(下)条件下,流体经过单个皮齿时的流线状况。图片来源:参考文献[1]

他们知道,这种以一定角度生长的刚毛(革命性的速比涛泳衣灵感来源)阻止了边界层分离的出现。从某个角度看,皮肤非常光滑,而从另一个角度看,皮肤却像砂纸一样。这阻止了倒流的发生。这意味着边界层分流并产生阻力要困难得多。

但在过去的几十年里,科学家们开始质疑皮齿这种启发了人们造出“微沟槽”的自然结构是否真的减小了阻力。相关研究在这一问题上争执不休已有三十年,让这种十分粗糙的材料的功能成为了一个分外棘手的话题。

版权声明:本文由奥门新萄京娱乐场发布于奥门新萄京娱乐场,转载请注明出处:奥门新萄京娱乐场溜鱼皮其实会追加阻力,瑰雷