Категории: Технологии

Имитация слизи водорослей и рыб облегчит передвижение кораблей

Лайнуть/Поделиться

Исследователи проанализировали гидродинамику поверхности, смазанной маслом, которое имитирует слизь водорослей и рыб. Такая поверхность также имитирует биологические системы хранения слизи. Оказалось, что слой смазки способствует уменьшению сопротивления при движении в воде. Применение такой поверхности на кораблях позволит сэкономить энергию, необходимую для их передвижения. Статья об этом была опубликована позавчера в журнале Physics of Fluids.

Как слизь помогает передвигаться водорослям и рыбам?

Взаимодействие жидкости с морскими водорослями и рыбами создает сопротивление. Механизм уменьшения сопротивления за счет слизи является одним из нескольких анатомических и поведенческих приспособлений для облегчения движения. Так, поток воды, возникающее вокруг поверхности, покрытой слоем слизи, имеет гидродинамические преимущества. В частности, это способствует уменьшению градиента скорости окружающей жидкости – величины, определяющейся разницей в скорости движения различных слоев жидкости. Такие скользкие поверхности могут быть использованы для уменьшения потерь энергии, возникающих при эксплуатации морских транспортных средств. Далекие грузовые суда теряют движущую силу из-за трения жидкости, которое составляет от 60% до 70% общего сопротивления.

Какую симуляцию провели ученые?

Практическое моделирование предполагает, что поверхности с микрополостях, которые выделяют смазку, имитируя слизь водорослей и рыб, могут уменьшить сопротивление при передвижении в воде. Для моделирования ученые использовали образцы материалов с микрополостях, каждую из которых заполнили смазкой под названием Krytox GPL 103. По словам ученых, оно не вредное для рыб и других организмов, поэтому может применяться на практике. Полости были открытыми, более узкими у поверхности, так что смазка поступало с их нижней части без ограничений.

Рентгеновское изображение системы хранения слизи рыбы и схема, демонстрирующая, как смазка выделяется в конструкции авторов. (Hyung Jin Sung / Physics of Fluids)

Группа изучила среднюю скорость грузового судна и смоделировала его поведение с различными смазанными поверхностями. В частности, ученые следили за тем, как влияет на процесс размер открытых участков микрополостей. Оказалось, что чем больше было отверстие полости, тем больше масла освобождалось и размещалось вдоль поверхности материала. Это уменьшило сопротивление поверхности почти на 18 процентов.

DOI: 10.1063/5.0018460

Редакция

Опубликовала
Редакция

Недавние публикации

Дети гомосексуальных нидерландских пар оказались успешнее сверстников

Нидерландские дети, воспитанные гомосексуальными парами, учатся лучше сверстников, воспитанных гетеросексуальными парами. К такому выводу пришли… Читать далее

19/10/2020

26 интересных фактов о ядах

1) Яды по своему действию разделяются на 12 групп. Гематические яды затрагивают кровь. Нейротоксичные –… Читать далее

19/10/2020

Как выглядит Земля с других планет

В этой статье вы увидите фотографии Земли с Сатурна, Меркурия, Нептуна и Марса. Сатурн Начнем… Читать далее

19/10/2020

Топ 11 фото 2010-2020, сделанных с помощью микроскопа

Представляем вашему вниманию 11 последних работ-победителей ежегодного конкурса микрофотографий Nikon's Small World. Nikon's Small World… Читать далее

19/10/2020

Плутон, вероятно, имеет подземный жидкий океан в течение миллиардов лет

Открытие намекает на то, что подповерхностные океаны - обычное явление во внешних частях Солнечной системы,… Читать далее

19/10/2020

Игра в естественной среде укрепляет иммунную систему ребенка всего за месяц

Переделывание детской игровой площадки в естественную лесную подстилку может дать детям лучшую иммунную систему всего… Читать далее

17/10/2020