Ligninger fra væskedynamik, der bruges til at finde det optimale arrangement af stænger i mælkebøttepappus

Et team af forskere fra École Polytechnique Fédérale de Lausanne, University of Twente og Università di Pisa har brugt ligninger fra væskedynamik til at finde det optimale arrangement af stænger i en mælkebøtte pappus. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , gruppen beskriver deres arbejde, og hvad det viste.

Sidste år, et team ved University of Edinburgh offentliggjorde resultaterne af deres undersøgelse af mælkebøttefrøers flugt, udført ved hjælp af kameraer og miniature vindtunneler. De opdagede, at papus 'unikke design-de faldskærmsudseende børster-gjorde det muligt for frøene at flyde på vinden på en meget effektiv måde. De fandt ud af, at når pappus flyder langs, rygsøjlerne kanaliserer luften omkring dem på en sådan måde, at de danner en hvirvel i pappusens kølvandet. Og fordi lufttrykket er lavere i hvirvelen, pappus og dens frølast er i stand til at forblive højere længere end de ellers ville. I denne nye indsats, forskerne forsøgte bedre at forstå rollen som antallet af rygsøjler i at skabe hvirvelen og vedligeholde flystabilitet.

For bedre at forstå pappus flyveadfærd, forskerne skabte modeller for at efterligne dens adfærd ved hjælp af ligninger fra væskedynamik. I deres papir, de beskriver deres modeller som samlinger af stænger forbundet på en måde, der lignede egerne på et cykelhjul. Fysikligningerne tillod dem at modellere luftstrømsmønstre, der forekommer naturligt, når en pappus flyder gennem luften.

Forskerne rapporterer, at deres modeller viste de samme former for hvirvler, som forskerne med den tidligere indsats havde set førstehånds. De kørte derefter modellerne ved hjælp af forskellige stænger. De fandt ud af, at det optimale antal var 100, som matchede antallet fundet i en rigtig pappus. Ved dette nummer, pappus var mest stabil, mens den flydede - med flere stænger, flyvning blev ustabil; med færre stænger, flyveafstand blev reduceret. De foreslår, at deres fund kunne bruges til at designe faldskærme med lettere vægt.

© 2019 Science X Network