基于曲率模型的斑馬魚C型轉(zhuǎn)彎和逃逸的力能學比較
關鍵詞：c型起動 轉(zhuǎn)彎 曲率模型 自主游動 力能學
摘要：斑馬魚C型起動不僅發(fā)生于逃逸響應(C型逃逸),而且發(fā)生于非逃逸響應(C型轉(zhuǎn)彎)。它們具有不同的變形模式和周期,并且運動學性能各異。在相同的彎曲幅度下,C型轉(zhuǎn)彎實現(xiàn)更大的轉(zhuǎn)彎角度,而C型逃逸則具有更快的游動速度。但尚不清楚它們的水動力學機制和力能學特征。本文針對C型轉(zhuǎn)彎和逃逸的變形特征,建立新的曲率模型,采用優(yōu)化算法擬合模型參數(shù)。通過自主游動數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)C型轉(zhuǎn)彎實現(xiàn)大轉(zhuǎn)彎的機制在于:彎曲階段存在比較大的正向力矩,而回擺階段存在比較小的反向力矩;而C型逃逸在回擺階段存在比較大的推力,導致反向力矩增大和轉(zhuǎn)彎角度變小。還發(fā)現(xiàn)周期對轉(zhuǎn)彎角度的影響不大,但對逃逸速度和能量消耗影響顯著。因此,C型轉(zhuǎn)彎為了節(jié)省能量,周期通常在100ms以上;而C型逃逸為了追求高速度,周期則在50ms附近。
中國科學院大學學報雜志要求:
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