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[基础理论] 2022年搞笑诺贝尔奖:鸭子排排站的流体力学研究?

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发表于 2022-9-20 11:06 | 显示全部楼层 |阅读模式

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国东部时间9月15日,2022年年度搞笑诺贝尔奖名单公布,来自不同领域的10组研究者获得了该奖项。

受疫情影响,今年的搞笑诺贝尔奖颁奖依然采取线上视频形式,获奖者还可以收获一张印着10万亿元天文数字的津巴布韦假币。

小鸭子们为什么排排站
2022年年度搞笑诺贝尔奖物理学奖

早在1994年,Frank Fish就对动物的编队运动如何减少个体动物的能量消耗好奇。

现实中,小鸭子们会跟在它们母亲身后,并以单列队形游泳前进,这使它们成为了研究的案例。
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通过计算验证,Frank发现,只要保持合适的距离,跟在母亲正后方的小鸭子就可以减少波阻力,用更少的能量就可以游泳前进。

每只小鸭子不仅享受着省力划水的好处,同时也能将这种效应沿着队列传递给下一只小鸭子。
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本次诺贝尔奖,曾经发表在著名的流体力学期刊JFM上。在这个研究中,科学家使用简化的数学模型,来计算鸭子排排站游动时候的阻力,竟然有重大发现。

首先,科学家将这种行为称之为wave-riding与wave-passing。在头鸭(一般是母鸭)游动之后,后面会泛起层层涟漪。后面排排站的小鸭子们通过wave-riding,可以大大的降低阻力。

这种机制类似于小鸭子乘坐在波浪中前进,进一步的减少兴波阻力。

当然了,母鸭的角色就类似于自行车运动的一种破风手。母鸭消耗自身的能量,来保护小鸭子们前进。
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同时,科学家还发现,wave-passing机制可以使得整个鸭子群落处于一个动态平衡的过程。也就是说,不管鸭子多少,wave-passing会使得总兴波阻力保持一个常数!

鸭子们成熟的将wave-riding与wave-passing应用的淋漓尽致。通过两种机理,提高机动性。

该研究虽然将鸭子玩到了极致。但是科学家表示,相关的机理可以应用于船只群落,在输送相同的货物时,尽可能的减少燃料消耗。

哪有什么岁月静好,只不过是有头鸭在为你负重前行。

多谢头鸭!!

来源:CFD界微信公众号(ID:cfdresearch)

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