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【人工产生的尾流中多个晶须的振动行为，有助于验证当前的晶须涡流相互作用理论】
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起伏的晶须形状抑制涡激振动引起的升力和阻力的能力可以激发在高Re下流体-结构相互作用的行业中的应用常见的 。 例如 ， 水下电缆和石油平台基座等海上结构可以设计成须状波浪圆柱体的形式 ， 以减少振动和结构疲劳导致的故障风险 。 美国宇航局格伦研究中心的研究人员展示了一个更具体的应用 。 受海豹胡须所展示的阻力和涡激振动抑制文献的启发 ， 研究人员从海豹胡须的3D几何参数中汲取灵感 ， 制造出起伏的动力涡轮叶片 。
计算流体动力学模拟和风洞测试证实 ， 密封晶须启发的涡轮叶片导致阻力减少高达百分之五十 ， 达到预期节油约百分之五 。 结果最终证明了在工程应用中使用受晶须启发的起伏形状的仿生潜力 。 值得一问的是 ， 海豹的胡须所表现出的起伏形状是否最适合抑制涡激振动 。 例如 ， 与波浪形或“凹凸不平的”圆柱体相比 ， 海豹胡须启发的形状在减少阻力和升力方面有什么特别的好处？
里昂等人通过使用计算流体动力学模拟系统地研究波动密封晶须的几何参数对其阻力和升力系数的影响来解决这个问题 。 这些研究的目的是了解哪些几何参数对密封件的涡激振动抑制能力影响最大 。 这种数值优化研究与使用相应几何形状的3D打印密封晶须进行的实验相结合 ， 将有助于为仿生结构提供更好的涡激振动抑制设计 。 二十多年来在真实海豹上进行的行为实验已经证明了非凡的流体动力学壮举 ， 例如在物体经过几秒钟后 ， 无需任何视觉或听觉线索即可跟踪物体的流体动力学轨迹的能力 。
这种非凡的行为是通过充当超灵敏流量传感器的密封晶须实现的 。 海豹枪口上的晶须阵列使海豹能够在猎物逃逸后对最微小的流动干扰敏感 ， 这种流动感觉模式可以补充在低能见度条件下的视觉感 。 对孤立的海豹胡须进行的大量实验和数值模拟表明 ， 海豹胡须独特的起伏形状降低了涡激振动 ， 并在海豹游动时允许胡须静止 ， 从而提高了胡须的信噪比 ， 同时发挥功能 。
胡须通过“锁定”到典型的鱼尾流反向卡门涡街内的频率来感知逃跑的猎物后挥之不去的涡流 。 已经提出了两种机制 ， 激流和粘滑 ， 以解释晶须如何与尾流涡流相互作用以实现基于主导尾流频率的频率调制 。 然而 ， 对于海豹如何使用其晶须阵列在流体动力学轨迹内进行多点速度测量 ， 然后解释和处理这些信息以推断逃逸猎物的大小、形状和方向的广泛理解 ， 仍然缺乏 ， 而且不但在鱼侧线和鼠须文献 。
造成这种情况的一个主要原因可能是与鱼类和大鼠相比 ， 在真正的海豹上进行行为和神经生理学实验相对困难 。 为了研究波状海豹须的形式-功能关系 ， 已经对几种海豹物种的海豹须的几何和材料特性进行了表征 。 虽然已经对活海豹进行了行为实验 ， 但当海豹跟随踪迹时 ， 胡须的原位行为仍然不确定 。 例如 ， 无法确定海豹在追捕猎物时使用的攻角 。
此外 ， 人工产生的尾流中多个晶须的振动行为有助于验证当前的晶须-涡流相互作用理论 。 其中使用加速度计标签监测眶上晶须的振动 ， 而海豹跟随物体 ， 代表了未来工作的有希望的范例 ， 因为这样的实验确保了振动测量的非侵入性方法 。 超轻型应变传感器的最新技术进步 ， 例如静电纺丝纳米纤维可以在不干扰晶须动力学的情况下原位测量多个晶须的振动 ， 并确保对动物的伤害最小 。
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