基于曲率模型的斑馬魚C型轉彎和逃逸的力能學比較
王仲威; 余永亮 中國科學院大學工程科學學院; 北京100049
關鍵詞：c型起動 轉彎 曲率模型 自主游動 力能學
摘要：斑馬魚C型起動不僅發生于逃逸響應(C型逃逸),而且發生于非逃逸響應(C型轉彎)。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型轉彎實現更大的轉彎角度,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型轉彎和逃逸的變形特征,建立新的曲率模型,采用優化算法擬合模型參數。通過自主游動數值模擬,發現C型轉彎實現大轉彎的機制在于: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彎角度變小。還發現周期對轉彎角度的影響不大,但對逃逸速度和能量消耗影響顯著。因此,C型轉彎為了節省能量,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。
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