Supercomputer enthüllen: So erzeugen Delfine Vortrieb für hohe Geschwindigkeit

Technik und Auswirkungen

Diese Bewegung drückt Wasser nach hinten und erzeugt eine Kielwasserzone komplexer, turbulenter Strömungen. Diese Bewegung erzeugt eine „Hierarchie “ – eine Mischung aus großen, energiereichen Wirbeln und kleineren, chaotischen Wellen.

Die immense Komplexität dieser überlappenden Wasserströmungen machte es den Wissenschaftlern nahezu unmöglich, festzustellen, welcher spezifische Teil des Flusses für die legendäre Geschwindigkeit des Delfins verantwortlich war.

Es stellte sich heraus, dass die Ursache in der komplexen, blasigen Turbulenz verborgen war, die durch seine kräftigen Bewegungen erzeugt wurde. Mithilfe großskaliger numerischer Simulationen entdeckte das Team aus Osaka, dass der Schwanzschlag des Delfins mächtige, großskalige Wirbelringe erzeugt.

Was die Studie zeigt

Die Studie zeigt, dass nur der größte dieser Wirbel den tatsächlichen Schub liefert, der für die Geschwindigkeit notwendig ist. „Die numerischen Simulationen ergaben, dass der oszillierende Schwanz des Delfins starke, großskalige Wirbelringe erzeugt, die Wasser nach hinten drücken und somit Schub erzeugen.

Anschließend bilden diese großen Wirbel kleinere Wirbel in einem Prozess, der als Energie-Kaskade bekannt ist.“ Insbesondere können Forscher diese biologischen „Abkürzungen“ nun auf menschengemachte Technologien anwenden, indem sie die spezifischen Mechanismen isolieren, die Schub erzeugen.

Obwohl diese praktischen Anwendungen noch Zukunftsmusik sind, unterstreicht die Studie, wie die Physik die natürliche Welt erforschen kann, um langjährige Rätsel zu lösen. Die Ergebnisse wurden im Journal Physical Review Fluids veröffentlicht.