Speicherung und Transport von Öl in Borsten spezialisierter Bienen und in faserbasierten Strukturen: Strukturprinzipien, Wirkmechanismen, Numerische Simulation und technologische Umsetzung

特殊蜜蜂鬃毛和纤维结构中油的储存和运输：结构原理、作用机制、数值模拟和技术实施

• 批准号: 137891046
• 负责人: Professor Dr. Michael Griebel
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Numerische Simulation
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2008-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/137891046?language=en
• 关键词: Speicherung; und; Transport; von; Borsten

Die Fähigkeit mit Ölen umzugehen ist im Tierreich bei zwei einheimischen und ca. 300 neotropischen und afrikanischen Bienen ausgeprägt. Sie sammeln Öle aus Blüten, die sie als Larvenfutter und als Imprägnierung der Brutzellen nutzen. Prinzipiell haben diese Bienen an den Beinen eine Transportstruktur aus verzweigten Borsten (Scopa) mit spezieller Multiskalen-Mikrostruktur, die wiederholt mit Öl rasch beladen und rückstandslos entladen werden kann und einen verlustfreien Transport gewährleistet. Hinzu kommt ein sehr günstiges Verhältnis von Eigengewicht zu Aufnahmekapazität. Diese Eigenschaften der Multiskalen-Mikrostrukturen der Scopa sind aus technischer Sicht von höchstem Interesse.Um die unklaren Wirkmechanismen der selbständigen Beladung der Scopa und der Speicherung des Öls zu klären, werden zunächst die geometrischen, physikalischen und chemischen Parameter der Strukturen in den verschiedenen Größenskalen bestimmt. Zudem werden mit dreidimensionaler numerischer Simulation die kapillaren Strömungsvorgänge in der Scopa untersucht und aufgeklärt, Dabei werden mathematische Homogenisierungstechniken und numerische Multiskalenmethoden eingesetzt, die versprechen, den Wirkmechanismus detailliert beschreibbar und letztlich übertragbar zu machen. In Anlehnung an das biologische Vorbild werden Textilgeflechte entworfen, hergestellt, mathematisch beschrieben und durch Simulation modelliert. Für die Umsetzung werden die hierarchischen Komponenten der Textilien (Filament/Faser (μ) - Garn (μ-mm) - Textilstruktur (>mm)) in experimentellen Ansätzen so variiert, dass sich auf jeder dieser Skalen möglichst optimale Kapillarkräfte ergeben. Variationen werden dabei durch die Anordnung der Filamente/Fasern und deren physikalisch-chemischen Eigenschaften erzeugt. Die Oberflächenenergie wird durch Beschichtungsmaterialien variiert.

在第三帝国有两种不同的风格。300 neotropischen und afrikanischen Bienen ausgeprägt.她从蓝色的地方出来，她是幼虫，是布鲁茨伦的变种。Prinzipiell haben diese Bienen an den Beinen eine Transportstruktur aus verzweigten Borsten（Scopa）mit spezieller Multiskalen-Mikrostruktur，die wiederholt mit Öl rasch belongs and rückstandslos entladen韦尔登kann und einen verlustfreien Transport gewährleistet. Hinzu kommt ein sehr günstiges Verhältnis von Eigengewicht zu Aufnahmekapazität. Scopa多微结构的特征是一个技术问题，在Scopa自支撑的结构机理和结构的特殊性的基础上，韦尔登可以通过几何、物理和化学参数来估计结构的几何、物理和化学参数。本文采用三维数值模拟的方法，对空间中的结构进行了韦尔登，利用韦尔登的均匀化技术和数值方法，对结构进行了详细的分析和计算。在模拟生物图像韦尔登的过程中，需要进行模拟、分析和建模。在实验中，由于韦尔登的分层结构（长丝/纤维（μ）-纱线（μ-mm）-织物结构（>mm））各不相同，因此可以将最佳的Kapillarkräfte设置为Skalen。通过纤维/纤维的排列和物理化学特性的改变，可以产生韦尔登的变化。Oberflächenergie wird durch Beschichtungsmaterialien variiert.