Untersuchungen wandnaher Strömungen an aktiv und passiv deformierten Oberflächen zum Verständnis der optimierten Grenzschichtbeeinflussung und effektiven Lokomotion von Fischen

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Das Ziel des interdisziplinären Gemeinschaftsvorhabens zwischen der Strömungsmechanik der TU Freiberg und der Zoologie/Sinnesphysiologie der Universität Bonn ist, das dynamische Zusammenwirken der sensorischen und aktuatorischen Funktionseinheiten bei der Fischlokomotion hinsichtlich einer widerstandsoptimierten effizienten Anpassung der Lokomotion zu untersuchen und die dabei wirksamen strömungsdynamischen Mechanismen und regelungstechnischen Anpassungen zu verstehen. Fische können beim Schwimmen ihre Kinematik gezielt steuern und sind durch ihr sensorisches Seitenliniensystem in der Lage, ihre Bewegungsform an die Strömungsbedingungen der Umgebung anzupassen. Auf diese Weise erreichen sie sowohl eine effiziente dynamische Beeinflussung der Grenzschicht als auch die Möglichkeit, Energie aus ihrer An- und Umströmung für ihre Lokomotion zu nutzen. Es soll untersucht werden, welche Informationen des Seitenliniensystems die Fische dazu einsetzen und wie die Anpassung der Lokomotion an zeitlich und lokal veränderliche Störmuster in der Anströmung erfolgt. Parallel dazu wird ein technisches Modell mit einer steuerbaren flexiblen Oberfläche eingesetzt, an dem gezielt die Beeinflussung der Grenzschichtströmung bei wellenförmigen Bewegungsmustern im Detail mit der Scanning Particle-Image Velocemitry (PIV) untersucht wird. Mit Hilfe von flächigen Wandschubspannungssensoren in Anlehnung an die Sensoren des Seitenliniensystems wird ein Regelkreis aufgebaut, an dem sich analog zu den Versuchen mit den lebenden Fischen die Anforderungen und Wirkungsweisen einer strömungsdynamischen und regulatorischen Anpassungsstrategie zur effizienten Lokomotion untersuchen lassen.