一种生物灵感的生物鱼皮肤粘液结构减少拖拉力的方法
Pengfei Zhao1, Xin Li1, Zhengjie Luo1
1State Key Laboratory of Dynamic Measurement Technology, Shanxi Province Key Laboratory of Quantum Sensing and Precision Measurement, North University of China, Taiyuan 030051, China.
Micromachines
|March 28, 2024
概括
灵感来自鱼皮粘液的新型生物模拟结构可以减少20.56%的水下车辆阻力. 这种灵活的微槽设计提高了船只和潜艇的速度并降低了能源消耗.
科学领域:
- 生物模拟学和流体动力学
- 用于海洋应用的材料科学.
背景情况:
- 水下车辆的效率受到阻力的限制.
- 鱼皮粘液提供了自然的阻力减轻.
- 需要模仿生物机制的新型结构.
研究的目的:
- 开发和评估生物模拟粘液释放结构,以减少水下阻力.
- 为了研究灵活的微槽的阻力减小性能,灵感来自鱼皮.
- 评估结构在不同条件下的可重复使用性和适应性.
主要方法:
- 使用ANSYS Fluent 19.2进行数值分析,用于降低阻力模拟.
- 在不同的机械状态下 (曲,张力,压缩) 对释放粘液的微孔结构进行实验测试.
- 生物仿真设计灵感来自鱼皮粘液分泌.
主要成果:
- 当结构在120°曲时,可以实现20.56%的阻力降低.
- 该结构有效地减少了靠近墙壁的速度梯度.
- 随着不同态度的变化,拖拉减轻变化,表明了适应性.
结论:
- 生物模拟粘液释放结构为水下车辆提供了显著的阻力降低.
- 灵活的微槽设计是提高水力动力效率的有希望的方法.
- 结构的可重复使用性和适应性支持其在海洋工程中的实际应用.


