Політ джмеля виявився стійким до турбулентності

Міжнародний колектив вчених з'ясував, наскільки легко доводиться джмелям літати в сильно вітряну погоду. Виявилося, що навіть в умовах значної турбулентності особливий механізм створення підйомної сили дозволяє комахам залишатися на льоту з мінімальними додатковими витратами енергії. Дослідження опубліковано в .Автори проводили чисельне моделювання польоту джмелю у віртуальному «аеродинамічному каналі». Для цього вчені розбивали простір на 680 мільйонів осередків, в кожній з яких вирішували диференційні рівняння Навьє-Стокса, які описують перебіг газу (повітря, в даному випадку). При цьому модель джмелю грала роль жорсткої перешкоди. Для того, щоб правильно відтворити, як джміль махає крилами, автори користувалися більш раннім записом польоту комахи на швидкісну камеру. У комп'ютерному експерименті джміль рухався вперед зі швидкістю два з половиною метри на секунду. Автори варіювали параметри потоку, плавно збільшуючи інтенсивність турбулентності: відношення середньої швидкості турбулентних вихорів до середньої швидкості потоку повітря.


Вимірявши середню потужність, яку джмелю доводилося витрачати, щоб залишатися в польоті, вчені зазначили, що вона практично не змінювалася залежно від інтенсивності турбулентності: від 84.05 до 85.44 ват на кілограм маси. Однак, виникаючий обертальний момент (у разі реального джмелю) призводив би до неминучого крену. На його компенсацію комахи потрібно було б витратити значну енергію. Літаючі комахи, такі, як джмелі або мухи, є перспективною моделлю для створення дронів нового покоління. У сучасних пристроях застосовуються обертові ротори, тоді як комахи махають крилами вперед і назад. При цьому підйомна сила виникає завдяки вихорам на передній кромці крила. Такий механізм виявився ефективним у боротьбі з турбулентними потоками. Цікаво, що сильний вітер ще не обов'язково тягне за собою утворення турбулентних ділянок. Наприклад, джміль, що летить над полем, буде сприйнятливим до різких поривів вітру, але не вихорів. Для того, щоб утворилася розвинена турбулентність, необхідні перешкоди, наприклад, стовбури дерев.


COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND