Modelling the hydrodynamics of swimming fish. From individuals to infinite schools
Promotie: dhr. D.A.P. Reid, 13.15 uur, Aula Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen
Proefschrift: Modelling the hydrodynamics of swimming fish. From individuals to infinite schools
Promotor(s): prof.dr. C.K. Hemelrijk
Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen
Zwemmen in een school spaart energie
Voor vissen is het niet alleen voor de veiligheid en om sociale redenen voordelig om in een school te zwemmen, maar ook vanuit energetisch oogpunt, concludeert Daniel Reid in zijn proefschrift. Hij deed onderzoek naar de hydrodynamica van vissen, die zwemmen door hun lichaam gestaag te golven. Hij onderzocht dit met een computermodel (de zogeheten Multiparticle Collision Dynamics methode) en een meta-analyse van gepubliceerde data over zwemmende vissen. In het computermodel simuleerde hij het water en zijn dynamica door middel van miljoenen deeltjes die rondbewegen en met elkaar botsen. Uit dit gedrag op microschaal ontstaat op macroschaal gedrag dat hydrodynamisch klopt.
Reid ontdekte dat het toevoegen van lange, staartachtige platen aan de stroomafwaartse zijde van een cylinder de waterweerstand verhoogt bij lage Reynoldsgetallen, maar verlaagt bij hogere Reynoldsgetallen. Dit verklaart mogelijk waarom kleine dieren in plaats van platte staarten ronde flagellae gebruiken. Door een zwemmende vis te bestuderen toonde Reid aan dat het beperken van hun acceleratie in de zijrichting (zoals veel simulaties van zwemmende vissen doen) de resultaten kan beïnvloeden: de kracht- en stroompatronen zijn sterker, zodat zij lijken op die van een niet-beperkte vis met een hogere staartslagfrequentie.
In simulaties van oneindig grote scholen vissen ontdekte hij dat in de meeste gevallen het voordelig is, qua zwemsnelheid en efficiëntie, om in groepen te zwemmen, zelfs in een lange rij achter elkaar. Door een meta-analyse van de wetenschappelijke literatuur over gestaag zwemmende echte vissen vond Reid enkele wetmatigheden die ongeacht de vissoort gelden, onder andere dat de achterwaartse snelheid V van de voortstuwende lichaamsgolf de belangrijkste factor is voor het bepalen van de uiteindelijke zwemsnelheid U, en dat de zogeheten 'slip ratio' (U/V) afhangt van het Reynoldsgetal.
Daniel Reid (Westeremden, 1978) studeerde kunstmatige intelligentie aan de Rijksuniversiteit Groningen, en voerde zijn promotieonderzoek uit bij de vakgroep theoretische biologie. Inmiddels werkt hij als programmeur bij het UMCG.
Laatst gewijzigd: | 13 maart 2020 01:10 |
Meer nieuws
-
02 juli 2024
Start EngD-programma's in Autonomous Systems en Sustainable Process Design
In september starten de Engineering Doctorate (EngD) programma's Autonomous Systems en Sustainable Process Design bij de Faculty of Science and Engineering.
-
25 juni 2024
Heineken Young Scientists Award voor Casper van der Kooi
Voor zijn onderzoek in het domein Natural Sciences ontvangt Casper van der Kooi de Heineken Young Scientists Award.
-
24 juni 2024
Een plakkerigheidsmeter
Verschillende plantensoorten gebruiken kleine plakkerige druppeltjes om insecten uit te schakelen of aan te trekken. Deze druppels zouden een ideaal gifvrij bestrijdingsmiddel tegen insecten kunnen zijn. Abinaya Arunachalam heeft een apparaat...