鳗鱼巡游中机械能产生、传递和耗散规律的模型研究

摘要

鳗鱼波状摆动推进所需机械能由其体侧主动收缩肌肉提供.当肌肉受到神经刺激做动,对外输出机械能,该机械能中的少部分被鱼体组织粘性耗散,一部分转化成鱼体的变形能,其余传递至流体介质.在鱼体与流体能量传递过程中,流体反作用力推动鱼体实现整体运动,这部分耗能被称作有用功.上述机械能的输运过程取决于鱼体主动肌肉、被动组织以及周围流体的相互作用.为了研究从肌肉动作到鱼体运动的鱼游运动链环节中的机械能产生、传递及耗散规律,本文提出了关于鱼游运动链中"肌肉-鱼体-流体"的整体模化方法:将鱼体模化为连续梁,其受到肌肉主动力矩、鱼体组织被动力矩以及流体力的共同作用,发生弯曲变形并实现整体运动.研究结果显示,鳗鱼巡游过程中存在从头部到尾部传播的能量行波,并伴随着因组织粘弹性导致的能量储存和耗散,且能量传递滞后于肌肉动作,前者波速小于后者.