Con sus cuerpos comprimidos y aletas pectorales flexibles, Las mantarrayas evolucionaron para estar entre los nadadores más eficientes de la naturaleza. Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo sobre el papel que desempeñan sus ojos y boca saltones, lo que cabría esperar que fueran desventajas hidrodinámicas.

En Física de fluidos , Investigadores chinos y surcoreanos detallan cómo tales características en mantarrayas simuladas afectan una variedad de fuerzas involucradas en la propulsión, como presión y vorticidad. A pesar de lo que cabría esperar, el grupo encontró estas características sobresalientes para ayudar a optimizar aún más las rayas.

"La influencia de los ojos y la boca que sobresalen en 3D en una mantarraya flexible autopropulsada y su mecanismo hidrodinámico subyacente aún no se comprenden completamente, "dijo el autor Hyung Jin Sung, del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea. "En el presente estudio, Se exploró por primera vez el beneficio hidrodinámico de los ojos y la boca protuberantes. revelando el papel hidrodinámico de los ojos y la boca que sobresalen ".

Para ilustrar la compleja interacción entre las fuerzas hidrodinámicas, los investigadores se pusieron a trabajar en la creación de un modelo informático de una placa flexible autopropulsada. Ellos "sujetaron" el extremo frontal del modelo y luego lo obligaron a imitar las oscilaciones armónicas hacia arriba y hacia abajo que usan las mantarrayas para impulsarse.

Para recrear el efecto de los ojos y la boca en el agua circundante, el equipo simuló múltiples placas rígidas en el modelo. Compararon este modelo con uno sin ojos ni boca utilizando una técnica llamada método de límites inmersos en penalización.

"Gestionar peces que nadan al azar y aislar el propósito de medición deseado de numerosos factores es difícil, ", Dijo Sung." Para superar estas limitaciones, se adoptó el método del límite sumergido en la pena para encontrar los beneficios hidrodinámicos de los ojos y la boca que sobresalen ".

El grupo descubrió que los ojos y la boca generaban un vórtice de flujo hacia adelante-atrás, que aumentó la presión negativa en el frente del animal simulado, y un vórtice de lado a lado que aumentó la diferencia de presión entre la parte superior y la inferior de la mantarraya. El resultado fue un mayor empuje y un crucero acelerado.

Un análisis más detallado mostró que los ojos y la boca aumentaron la eficiencia de propulsión general en más de un 20,5% y un 10,6%, respectivamente.

Sung y su equipo esperan su trabajo, impulsado por la curiosidad, aviva aún más el interés en explorar los fenómenos de fluidos en la naturaleza. Están buscando formas de adaptar esto para los diseños de vehículos acuáticos de próxima generación basados ​​más de cerca en los animales marinos.