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回复:水下翻飞翼——关于蛇颈龙的游泳方式

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四翼的优势——更平稳地游泳
由于侧向力的存在,现生的水下飞行者在游泳的过程中会不断受到竖直方向上周期性变化的加速度,这导致它们的身体在游泳的过程中会不断地小幅度起伏。

上图是企鹅游泳的加速度和速度实测,不难看出,企鹅在游泳的过程中,竖直方向上的加速度是周期性变化的(绿色)。此外,前进方向上的加速度(红色)也因为振翼的周期性而存在波动,进而导致游泳的速度存在小幅度的起伏。


IP属地:陕西46楼2023-12-02 12:01
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    Muscutt发现,蛇颈龙的四翼除了能够产生更大的推力和更高的效率之外,还能保证更加平稳地游泳,即在游泳过程中,如果前后肢选择理想的相位差相互配合,能够实现各个方向上的速度仅有微小的变化。他通过理论研究的方式,将蛇颈龙抽象简化成下面的这个物理模型,并对采用不同相位差情况下的速度波动进行了分析。具体的方程和水翼的流体动力学分析那里的是同一套,这里也不作解释了。


    IP属地:陕西47楼2023-12-02 12:02
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      IP属地:陕西48楼2023-12-02 12:03
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        总结
        综合目前的研究来看,蛇颈龙的四翼系统能够保证高效和平稳的游泳。半同步假说是蛇颈龙类最有可能采用的方式,它们通过调整前后翼的相位差,使得后翼产生的涡旋良好融入前翼的涡旋,便能够实现推力的最大化和效率的最高化。这种模式也并非是一成不变的,改变前后翼的协作方式,可以实现不同的泳姿。我们不妨假设,一只蛇颈龙在捕食或者逃避天敌的时候,会采用3/2 Π的相位差;在进行某些行为的时候(比如转向,上浮下潜等),其他的相位差也有可能被选用。


        IP属地:陕西49楼2023-12-02 12:04
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