鱼对水流的惊人控制，如何启发飞行器减阻？

文/陈根

鱼是高度活跃的生物，它们持续在水中繁殖，以猎物为食，并躲避捕食者。这也意味着，鱼类消耗的大部分能量主要用于水环境中的运动（抵抗来自表面摩擦和压力阻力的阻力）。

鱼类对水流惊人的控制也使其受到科学家的关注，以期从鱼类天然的减少水流阻力的有效策略中得到帮助。

近日，伦敦大学的研究团队进行的一项新的研究表明，鱼鳞片阵列会在动物表面产生条纹状的基流，这为减少阻力（阻碍飞机在空中运动的空气动力）提供了重要线索。该小组的研究发表在《科学报告》和《实验生物学杂志》上。

具体来说，通过数字显微镜，研究人员测量了欧洲鲈鱼（dicentrarcuslabrax）鳞片图案的表面拓扑结构，并用计算机辅助设计模型进行了几何重建。

随后，研究人员利用计算流体力学（CFD）对鲈鱼和鲤鱼的流动方式进行了可视化研究，证实了鲈鱼和鲤鱼的鳞片以一种规律的方式存在，并且发现，鱼表面上的重叠区域会导致流体在顶部流动时发生锯齿形运动。而这些重叠区域会产生“杂散流”，从而抵消Tollmien-Schlichting 波（导致湍流的不稳定振荡），最终将皮肤摩擦阻力降低了 25％ 以上。

研究人员表示，在空气动力学表面上实现这种模式的技术实现，将为大幅降低燃油消耗和未来的零排放飞行铺平道路。