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虎鲸是如何捕捉在冰块上休息的海豹的
《Journal of Fluid Mechanics》:How orcas capture seals resting on ice floes
【字体: 大 中 小 】 时间:2026年04月28日 来源:Journal of Fluid Mechanics 3.9
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摘要 在自由表面附近,研究水柱周围的流动现象发现,改变弗劳德数(Froude number)和间隙比(gap ratio)会影响水下射流模式、涡流脱落频率以及自由表面的变形。射流通常在槽部附近分离,导致涡度集中并形成破碎波浪,从而消耗波浪能量。南极虎鲸会协同

在自由表面附近,研究水柱周围的流动现象发现,改变弗劳德数(Froude number)和间隙比(gap ratio)会影响水下射流模式、涡流脱落频率以及自由表面的变形。射流通常在槽部附近分离,导致涡度集中并形成破碎波浪,从而消耗波浪能量。南极虎鲸会协同作用产生深凹陷波,打破冰层并将海豹从浮冰上冲走。虎鲸在接近冰层时会抬起头部并向下拍打尾巴,这可能有助于产生更强的波浪。我们使用拖曳水池和粒子图像测速技术(particle image velocimetry)来研究这种波浪产生的流体动力学。实验中测试了一个具有椭圆形主体和楔形尾部的缩比模型,在相似的弗劳德数条件下进行。拖曳速度范围为 $0.3- 0.7\,\textrm{ms}^{-1}$,同时改变了不同主体角度(
的条件下进行。实验中识别出四种尾流模式:由毛细波(capillary waves)引发的小尺度涡流;由于槽部流动分离导致的大范围波浪破碎;由于射流重新附着和尾流涡旋向下平流(advection)引起的平滑凹陷波;以及由尾流涡旋扰动产生的大尺度涡流冲击。在倾斜姿态下,射流通过科安达效应(coanda effect)依次附着在固体表面和槽部,抑制了流动分离,形成了最明显的波浪。强烈的射流保持了波浪的低势能状态,导致大冰块因弯曲效应而翻转和破裂,而较小的冰块则被冲走。本研究提出了一种通过射流附着来控制自由表面附近物体流动的新策略。