The role of suction thrust in the metachronal paddles of swimming invertebrates.
The role of suction thrust in the metachronal paddles of swimming invertebrates.
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DOI：
10.1038/s41598-020-74745-y
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发表时间：
2020-10-20
影响因子：
4.6
通讯作者：
Du Clos KT
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Colin SP;Costello JH;Sutherland KR;Gemmell BJ;Dabiri JO;Du Clos KT
大量的游泳动物已经聚集在一个共同的游泳策略使用多个推进器协调作为超向波。共同的运动学表明，即使形态和系统不同的动物也使用相似的流体动力学关系来产生游泳推力。我们量化了一组不同的小型游泳动物的运动学和流体动力学，这些动物使用多个推进器，例如四肢或肢端，它们通过反弹性波运动来产生推力。在这里，我们表明，即使在这些相对较小的尺度上，四肢和神经的弯曲运动也符合在更大的游泳动物身上观察到的模式。我们表明，像其他游泳动物一样，这些超负向游泳者的推进器依靠沿其表面产生负压来产生向前推力（即吸力推力）。依靠负压，而不是高压，促进了超向波，使这些游泳者能够利用容易产生的水动力结构。了解负压场在异时性游泳者中的作用可能为了解游泳动物和飞行动物共有的流体动力学特征提供线索。
An abundance of swimming animals have converged upon a common swimming strategy using multiple propulsors coordinated as metachronal waves. The shared kinematics suggest that even morphologically and systematically diverse animals use similar fluid dynamic relationships to generate swimming thrust. We quantified the kinematics and hydrodynamics of a diverse group of small swimming animals who use multiple propulsors, e.g. limbs or ctenes, which move with antiplectic metachronal waves to generate thrust. Here we show that even at these relatively small scales the bending movements of limbs and ctenes conform to the patterns observed for much larger swimming animals. We show that, like other swimming animals, the propulsors of these metachronal swimmers rely on generating negative pressure along their surfaces to generate forward thrust (i.e., suction thrust). Relying on negative pressure, as opposed to high pushing pressure, facilitates metachronal waves and enables these swimmers to exploit readily produced hydrodynamic structures. Understanding the role of negative pressure fields in metachronal swimmers may provide clues about the hydrodynamic traits shared by swimming and flying animals.
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影响因子：
2.8
作者：
Gemmell, Brad J.;Fogerson, Stephanie M.;Colin, Sean P.
通讯作者：
Colin, Sean P.
影响因子：
3.7
作者：
Colin SP;Costello JH;Dabiri JO;Villanueva A;Blottman JB;Gemmell BJ;Priya S
通讯作者：
Priya S
影响因子：
2.8
作者：
Li, Gen;Mueller, Ulrike K.;Liu, Hao
通讯作者：
Liu, Hao
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作者：
Hu Wen-rong
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Hu Wen-rong
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作者：
Suryadi, Alexandre;Obi, Shinnosuke
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Obi, Shinnosuke