黄貂鱼是如何变成如此圆滑的游泳者的

拥有光滑的身体和灵活的鳍，黄貂鱼是海洋中最滑溜的游泳者之一——但它们突出的眼睛和嘴巴会妨碍它们的运动吗?

长期以来，科学家和黄貂鱼爱好者都对这个问题感到好奇，而物理学家们现在给出了答案:不。

来自韩国科学技术高级研究院的Hyung Jin Sung说:“3D突出的眼睛和嘴巴对自我推进的柔性黄貂鱼及其潜在的水动力机制的影响尚未完全了解。”

“在目前的研究中，我们首次探索了突出的眼睛和嘴巴对水动力的好处。”

Sung与中国和韩国的同事一起创建了两个黄貂鱼游泳的电脑模型，“身体”被夹在前面，其余部分被迫上下摆动，以模仿黄貂鱼游泳时的动作。一个模特给黄貂鱼眼睛和嘴巴，另一个没有。

发表在物理的流体，该研究随后使用“浸入边界法”来比较每种情况下水和黄貂鱼之间的相互作用。这种类型的模型也被科学家用于研究丝状游泳动物(如鞭毛)和其他微生物。

有趣的是，研究小组发现，当黄貂鱼游动时，它的眼睛和嘴巴会产生有益的压力和涡度变化(一种流体的旋转趋势——如果流体不旋转，涡度为零)。

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“没有眼睛和嘴巴，黄貂鱼身体顶部有一个很大的负压区域，底部有一个很大的正压区域，”流体力学专家、麦考瑞大学名誉高级讲师索菲·卡拉布雷托(Sophie Calabretto)解释说，她没有参与这项研究。

“从本质上讲，前缘产生的负压区提高了加速度，而正压区限制了加速度。”

但是眼睛和嘴巴的存在造成了压力不平衡，也改变了涡度;当压力试图平衡时，就会在身体的边缘形成螺旋状的流动。

卡拉布雷托说:“这和飞机机翼上的情况是一样的，你会得到翼尖涡。”

“净效应增加了负压区，削弱了正压区，从而提高了巡航速度。”

这意味着条纹鱼突出的特征实际上进一步简化了它。研究人员甚至给出了一个数字——眼睛和嘴巴的整体推进效率分别提高了20.5%和10.6%。

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研究还发现，在游泳时，眼睛和嘴巴的最佳形状可以最大限度地提高速度。

卡拉布雷托说:“人们可能会推测和提出，进化在帮助黄貂鱼发展最佳巡航‘形状’方面发挥了作用。”

“自然是我们前面的优化设计方面的东西(谢谢进化!)如果我们可以使用物理理解底层机制在起作用,它不仅揭示了事物如何工作在我们的世界在基本层面上,这也意味着我们也可以捏自然为自己的思想在设计东西。”

这项研究的研究人员表示，他们的发现可能有助于下一代水上交通工具的设计。

作者在论文中写道:“水生动物的高游泳效率在仿生设计中得到了广泛关注，例如仿生水下机器人。”“深入了解突出的眼睛和嘴巴在自我推进运动中的水动力作用是非常必要的。”