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    La propulsion par jet de calmar peut améliorer la conception des robots sous-marins, Véhicules

    Développement du modèle de tourbillon en instabilité de rupture de symétrie. Crédit :Yang Luo

    Les calmars et autres céphalopodes utilisent une forme de propulsion à réaction qui n'est pas bien comprise, surtout quand il s'agit de leur hydrodynamique dans des conditions d'écoulement turbulent. Découvrir leurs secrets peut aider à créer de nouvelles conceptions de robots et de véhicules sous-marins bio-inspirés qui doivent fonctionner dans cet environnement.

    Chercheurs en Ecosse, les Etats Unis., et la Chine explorent le mécanisme fondamental derrière la propulsion à jet pulsé des calmars. Dans Physique des fluides , le groupe décrit leur étude numérique de la propulsion par jet de céphalopodes à écoulement turbulent considérée pour la première fois. Parmi leurs découvertes, ils ont constaté que la production de poussée et l'efficacité sont sous-estimées dans les laminaires, ou non turbulent, les flux.

    Le modèle pour cette recherche est un nageur en forme de calmar 2-D qui a un corps de manteau flexible avec une chambre de pression et une buse qui sert d'entrée et de sortie d'eau. Une force extérieure, qui imite la constriction du muscle du calmar, est appliqué sur la surface du manteau flexible du modèle.

    "Par conséquent, le volume interne du corps diminue et de l'eau à l'intérieur de la chambre est éjectée pour former un jet d'écoulement, " dit Yang Luo, l'un des auteurs et assistant de recherche à l'Université de Strathclyde à Glasgow, Écosse. "Le calmar est propulsé vers l'avant par le jet puissant dans la direction opposée, alors le manteau se gonfle automatiquement en raison de l'énergie élastique stockée. Lors du gonflage du manteau, l'eau est aspirée dans la chambre et est éjectée lors du prochain dégonflage du manteau."

    La propulsion par jet peut être plus efficace lorsqu'un écoulement turbulent est pris en compte, selon Luo. Le groupe a également découvert une instabilité de rupture de symétrie des tourbillons autour du jetter, qui envoie des jets d'eau, après plusieurs cycles de jets continus.

    « Cela peut aider à mieux comprendre pourquoi la nage en rafale et sur la côte est utilisée par les calmars juvéniles et adultes qui opèrent dans des flux turbulents plus fréquemment que les nouveau-nés de calmars qui opèrent dans des flux laminaires, " dit Luo.

    Au-delà de la propulsion à réaction, les calmars juvéniles et adultes dépendent également de l'oscillation des nageoires sur leur tête pour nager assez souvent. Le groupe a découvert que ce style d'éclatement et de côte peut aider les calmars à éviter l'instabilité de rupture de symétrie du vortex d'écoulement environnant qui pourrait entraîner une détérioration de la poussée et de l'efficacité.

    "Les résultats de nos travaux sur le mécanisme de l'instabilité de rupture de symétrie fournissent des orientations pour la conception de robots et de véhicules sous-marins inspirés des calmars, " a déclaré Luo. " La propulsion à réaction continue peut ne pas être favorable, et des mesures spécifiques sont nécessaires pour atténuer l'effet de cette instabilité lors de la conception de véhicules sous-marins ou de propulseurs inspirés de la propulsion par réaction via un contrôle actif de la déformation du corps pour modifier l'évolution du modèle de tourbillons internes. »

    Verrons-nous bientôt de nouveaux sous-marins à propulsion à réaction ?

    "Il est difficile de déterminer à ce stade, " dit Luo. " Mais en tant que forme de propulsion sous-marine relativement moins étudiée, il est avantageux en termes de mécanisme simple pour une évasion instantanée efficace et une grande maniabilité. Cela le rend prometteur pour l'intégration avec la propulsion typique des propulseurs pour obtenir une maniabilité à la demande. »


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