使用计算机仿真探求海豚速度的奥秘
日期：2006-06-25
使用COSMOSFloWorks软件和EFD.Lab软件研究海豚速度的奥秘
海豚是如何将游泳时的速度保持在高达10m/s？如果跟据以往的工程计算方法得到的计算结果，海豚的肌肉必须比实际强大七倍才能达到这一速度。一种解释是海豚的皮肤与水的摩擦阻力远低于向其他动物。如果海豚能够保持层流而不是紊流，那么它以这种速度前进就是可能的。只产生很少的阻力的层流使海豚能够有超常的速度。
研究科学家V.V. Pavlov在乌克兰克里米亚州立医科大学使用cosmosfloworks™计算流体力学(CFD)软件来研究这个问题，自从以发现者James Gray命名的“格雷悖论”提出后已经70年了。Pavlov仿真了详细的海豚背鳍的水流 (见发表在《灵感与仿生》上的论文“海豚皮肤类似于天然各向异性柔性墙”)。COSMOSFloWorks 是Flomerics公司是开发的SolidWorks产品，与Flomerics公司开发的EFD.Lab、EFD.Pro 和EFD.V5软件产品运用相同的基本技术。
Pavlov发现海豚皮肤的形状与背鳍周围的流体条件相匹配。他推断海豚皮肤的构造使得海豚皮肤的表层在有利的和不利的压力梯度区域的都形成各向异性的柔性壁。显然，在顺应流动条件下，这种皮肤能够抑制边界层的不稳定和减少晃动。这个信息有助于壁面的设计，可以加快船舶和飞机的速度并减少油耗。
“自然界的方法带动了技术和工程的创新，” Pavlov说，“,海豚超过50万年的减阻进化过程非常值得研究，这有可能提高人类交通工具的性能。通过学习关海豚的鳍周围的绕流与它的皮肤的构造之间的关系，对设计壁面非常有用。”
“COSMOSFloworks通过与SolidWorks三维计算机辅助设计(CAD)软件的紧密结合在这项分析中起到了关键作用，”Pavlov补充说，“我们可以在根据海豚的鳍创造的几何模型上直接进行分析，保持了三维CAD模型的所有智能。CFD软件可以很轻松地演示流体仿真，因为它能在用户与熟悉的CAD界面互动的时候自动进行几何分析并在后台生成计算网格。”
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