En un nivel intuitivo, esperaría que la piel de un tiburón reduzca la resistencia. Después de todo, el propósito de los riblets inspirados en la piel de tiburón, las estructuras con micro-ranuras que se encuentran en las alas de los aviones, las palas de los aerogeneradores y los trajes de baño de clase olímpica,es hacer exactamente eso. La capacidad de Sharkskin para reducir la resistencia hidrodinámica, sin embargo, ha sido impugnada académicamente durante los últimos 30 años.
Para aclarar este fenómeno, los investigadores de la Universidad Stony Brook y la Universidad de Minnesota realizaron recientemente simulaciones sobre la capacidad de los pequeños dentículos similares a dientes que forman la piel de tiburón para modificar el flujo hidrodinámico con un nivel de resolución sin precedentes.descubrieron que el deslizamiento a través del agua puede aumentar la resistencia hasta en un 50 por ciento.
Fotis Sotiropoulos, cuyo trabajo anterior se centró en el desarrollo de herramientas computacionales para estudiar el impacto evolutivo de los factores hidrodinámicos en las formas del cuerpo de los peces y los estilos de natación, y su estudiante de doctorado Aaron Boomsma discute su trabajo explorando la hidrodinámica de la piel de tiburón esta semanaen Física de fluidos , de AIP Publishing.
"El trabajo sobre piel de tiburón fue una progresión natural, especialmente después de observar las similitudes entre las películas de piel de tiburón y riblet", dijo Sotiropoulos, decano de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Stony Brook e investigador principal del proyecto. "Nuestro interésfue despertado por la idea de que la piel de tiburón era capaz de proporcionar una ventaja hidrodinámica a los tiburones ".
Sotiropoulos y sus colegas utilizaron datos experimentales sobre la geometría tridimensional de los dentículos de tiburón mako de aleta corta proporcionados por George Lauder, profesor de biología orgánica y evolutiva en la Universidad de Harvard, para crear camas computacionales de dentículos de piel de tiburón en configuraciones alineadas y escalonadas.luego aplicó simulaciones numéricas basadas en conceptos de límites sumergidos para estudiar los detalles del flujo de agua turbulento a través y sobre los lechos de dentículos estacionarios.
"Nuestras simulaciones muestran de manera concluyente que, para las configuraciones probadas, la piel de tiburón en realidad aumenta la resistencia, hasta un cincuenta por ciento", dijo Sotiropoulos.
Los investigadores también simularon el mismo flujo sobre riblets, descubriendo que redujeron la resistencia en un 5 por ciento.
Esta disparidad surge debido a las diferencias entre las geometrías de los objetos: los remaches pueden limitar el estrés viscoso a lo largo de sus crestas porque son esencialmente bidimensionales, mientras que las características tridimensionales complejas de los dentículos generan turbulencias y patrones de flujo en espiral que complicanEl confinamiento del estrés viscoso.
"Este es un gran ejemplo de cómo nuestros intentos de inspirarnos por la naturaleza han llevado a algo verdaderamente beneficioso, aunque la funcionalidad de la construcción natural original puede no ser tan simple de explicar o comprender", dijo Sotiropoulos.
El trabajo futuro para Sotiropoulos y sus colegas incluye expandir su trabajo para comprender cómo funcionan los dentículos de piel de tiburón en condiciones de natación y sus fuerzas de presión posteriores. Sotiropoulos señaló, sin embargo, que se necesitan supercomputadoras de próxima generación para comprender completamente esta interacción.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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