三個水渦旋，在魚運動前（上圖）和運動后（下圖）的樣子 。（F.Huhn/ 蘇黎世聯邦理工學院 （ETH Zurich））
（報道）據EurekAlert!：通過分析魚類游泳時周圍水體的拉格朗日擬序結構 (Lagrangian coherent structures)，科學家們揭示了魚類在水中游進的物理機制，該研究方法有助于對飛機飛行動力學和其他復雜流體流動的研究 。
都說魚兒水中游，輕松又自由，但是看看它們扭動身軀時在水中留下的漣漪便知一切并不像看起來那么輕松，魚兒要不斷地和周圍的水體交換能量，才能產生動力推動它們游進，由于大量水體不斷流動的性質 ， 這種能量的轉換很難被量化計算 。
對于彼此分離的物體，往往比較容易計算出二者之間的相互作用力 。比如研究一個正在滑雪的人的運動，由于滑雪人和滑桿是彼此分立的，研究者們可以比較容易地計算出二者之間的相互作用力 。但魚和水之間的相互作用卻很難計算，因為水體是連續的 ， 很難說究竟是哪一部分對游進中的魚兒起到了最直接的推動作用 。
最近，瑞士一研究組發現通過將水體拆解成一系列獨立的渦流可以研究魚類在水中的游進運動 。他們的這一技術也將受益于其他流體動力學的研究--如研究脫離于機翼的不穩定空氣渦流等 ， 該研究組的成果于6月23日發表在由美國物理聯合會出版的期刊《混沌》中 。
在一系列的模擬實驗中，研究者們將注意力集中在離魚身最近的水渦旋上 ?！拔覀冋J為這些渦旋對于魚類在水中游進起到了關鍵作用 。這些水流在旋轉，這一事實本身就清楚地說明了魚體和水體之間有著很強的相互作用，”該項目的帶頭研究者Florian Huhn這樣說 。
“包裹這些水渦流的是一些封閉的曲線，”Huhn說 ?！耙坏┪覀兏闱宄诉@些曲線的邊界 ， 我們就可以研究封閉于其中的水體是如何貢獻于魚類游進機制的 ?！弊R別水體的結構將連續的水流分離成彼此獨立的個體，從而能夠更好的計算出水體與魚體之間的相互作用力 。
研究組對魚類的兩種游進方式做了模擬研究 。第一種是平穩運動，也即常規的波浪式游進 。另一種是逃脫反應(escape response)被稱為C-start, 即魚身先迅速彎成“C”的形狀，然后向外翻轉快速游進 。
研究者們發現，對于做平穩運動的魚類，它們的游進很大程度上來自于魚體和分立水渦旋之間動量的交換 。
而對于C-start反應，水渦旋同樣可以在很大程度上解釋運動機制，但“還有一類被渦旋區包圍的非旋轉水流區也在魚類的游進機制中也起到了很重要的作用，”Huhn說 。
【科學家揭示魚類在水中游進的物理機制】Huhn認為他們的方法也將有助于流體分析 ?！爱斠粋€物體在流體中前行時，無論是空中的鳥還是水中的魚亦或飛機，輪船，渦旋就會被產生，我們的方法可以被用來定位和了解這些渦旋的形成和演化 ， ”他說 。“我們的發現亦證實了拉格朗日擬序結構在將不穩定流體拆分成動態分立的不同區域方面的有效性 ?！?br />

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