Исследователи из Университета Осаки с помощью суперкомпьютерного моделирования раскрыли механизм, обеспечивающий высокую скорость и маневренность дельфинов. Учёные проанализировали сложные турбулентные потоки воды, возникающие при движении хвоста, и установили, что ключевую роль играют мощные вихревые структуры. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Fluids.
Как пояснил ведущий автор исследования Ютаро Мотоори, задача заключалась в том, чтобы определить, какие именно элементы турбулентного потока позволяют дельфинам развивать значительную скорость. Использование суперкомпьютера позволило разложить движение жидкости на отдельные компоненты и выявить наиболее важные из них.
Долгое время учёные сталкивались с так называемым «парадоксом Грея», согласно которому мышечная сила дельфинов не должна была позволять им преодолевать сопротивление воды. Это привело к предположениям о наличии у животных особых свойств кожи, снижающих турбулентность. Новое исследование показывает, что основное объяснение кроется в гидродинамике движения, а не в биологических особенностях покровов.
Дельфины продвигаются вперед за счёт вертикальных движений хвоста, которые формируют сложную систему турбулентных потоков. Эти движения создают так называемую иерархию вихрей — от крупных энергонасыщенных структур до мелких хаотичных колебаний. Именно такая сложность долгое время затрудняла понимание того, какие элементы потока обеспечивают основную тягу.
Согласно результатам моделирования, ключевое значение имеют крупномасштабные вихревые кольца, формирующиеся при движении хвоста. Они отталкивают воду назад и создают основную силу, продвигающую животное вперед. Более мелкие вихри, возникающие в процессе энергетического каскада, практически не влияют на поступательное движение.
Использование численных симуляций позволило исследователям получить уровень детализации, недоступный в рамках лабораторных экспериментов. Кроме того, цифровой подход дал возможность протестировать различные условия и подтвердить устойчивость механизма движения при разных скоростях.
Авторы работы отмечают, что полученные данные могут быть применены в инженерии, в частности при создании подводных аппаратов и систем управления потоками жидкости. Изучение природных механизмов движения, по их мнению, открывает новые возможности для разработки более эффективных технологий.
- С 1 мая грозят изменения в правилах езды для российских водителей
- Плату за свет и мусор снизят после масштабной проверки сферы ЖКХ
- Названо 5 законных способов реально увеличить пенсию в 2026 году
Читать нас в Дзен Новостях
Автор Мария Захарова
Контакты, администрация и авторы
