The paper presents the state of the Systems Biology of rays in fin membranes of fish. The description of the functional geometry of the fin membrane is preceded by an anatomical taxis. Results of calculations and measurements for the mechanics of finrays are identified and a hypothesis of passive-adaptive fluid-structure-interaction of the fish fins with a vortex flow and /or inversion flow environment is formulated.
Inhaltsverzeichnis
- Abstract
- Einleitung
- Die Strahlenflosser und ihre Flossen
- Die Mechanik der Fischflossen
- Fluid-Struktur-Interaktion
- Intelligente Mechanik in der Bionik
- Numerische Modellierung
- Schlussfolgerungen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit untersucht die Mechanik der Fischflossen und deren Interaktion mit der umgebenden Strömung. Das Ziel ist es, die Prinzipien der "intelligenten Mechanik" in Fischflossen zu entschlüsseln und für technische Anwendungen in der Bionik nutzbar zu machen. Die Arbeit konzentriert sich dabei auf die Fluid-Struktur-Interaktion, die Rolle von Wirbeln in der Fortbewegung und die passive Anpassung der Flossen an unterschiedliche Strömungsbedingungen.
- Anatomie und Funktion der Fischflossen
- Fluid-Struktur-Wechselwirkung in Fischflossen
- Passive Strömungskontrolle durch Flossen
- Anwendung bionischer Prinzipien in der Technik
- Numerische Modellierung der Flossenmechanik
Zusammenfassung der Kapitel
Abstract: Der Abstract fasst die Arbeit zusammen und beschreibt die Untersuchung der Systembiologie der Flossenmembranen von Fischen, einschließlich der funktionalen Geometrie, der Mechanik der Flossenstrahlen und der Formulierung einer Hypothese zur passiven, adaptiven Fluid-Struktur-Interaktion.
Einleitung: Die Einleitung führt in das Feld der Bionik ein und betont die Bedeutung der Biosystemanalyse für die Entwicklung neuer Technologien. Sie hebt die Strahlenflosser als erfolgreiche Fischklasse hervor und weist auf Forschungslücken bezüglich der Vielfalt von Funktion und Design der Flossenstrahlen hin.
Die Strahlenflosser und ihre Flossen: Dieses Kapitel beschreibt die Anatomie der Strahlenflosser und ihrer Flossen, einschließlich der Entwicklung der Flossenstrahlen aus dermalen Schuppen und den Unterschieden zwischen Ceratotrichia (Knorpelfische) und Lepidotrichia (Knochenfische). Es wird die Bedeutung der Schwanzflosse für Vortrieb, Stabilisierung und Manövrieren erläutert.
Die Mechanik der Fischflossen: Dieses Kapitel behandelt das Schwimmverhalten von Fischen und deren Interaktion mit Wirbeln. Es wird die Forschung von James Liao an der Harvard University zitiert, die zeigte, dass Fische durch Nutzung von Wirbeln ihre Muskelkraft reduzieren können. Das Kapitel betont die Bedeutung der Fluid-Struktur-Interaktion für das Verständnis der Fischlokomotion.
Fluid-Struktur-Interaktion: Dieses Kapitel befasst sich detailliert mit dem Impulsaustausch zwischen Fischflosse und umgebender Strömung. Es unterscheidet zwischen produktiver und generativer Fluid-Struktur-Wechselwirkung und betont die Komplexität biologischer Tragflächenkonstruktionen im Vergleich zu technischen Systemen. Die Arbeit von Lauder zur generativen und produktiven Wechselwirkung wird erläutert.
Intelligente Mechanik in der Bionik: In diesem Kapitel werden Forschungsvorhaben der Beuth Hochschule für Technik Berlin beschrieben, die sich mit der "intelligenten Mechanik" in Fischflossen befassen. Es wird die Entwicklung von autoadaptiven Profilen und die numerische Modellierung der Fluid-Struktur-Wechselwirkung behandelt.
Numerische Modellierung: Dieses Kapitel diskutiert den aktuellen Stand der numerischen Modellierung der Fluid-Struktur-Wechselwirkung in Fischflossen und die Notwendigkeit der Entwicklung verbesserter Simulationsansätze für komplexere Strömungsbedingungen.
Schlüsselwörter
Bionik, Fischflossen, Fluid-Struktur-Interaktion, Wirbelströmung, passive Strömungskontrolle, autoadaptive Profile, numerische Modellierung, Lepidotrichia, Ceratotrichia, Lokomotion.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Arbeit: Mechanik der Fischflossen
Was ist der Gegenstand dieser wissenschaftlichen Arbeit?
Die Arbeit untersucht die Mechanik der Fischflossen und deren Interaktion mit der umgebenden Strömung. Das Hauptziel ist die Entschlüsselung der Prinzipien der "intelligenten Mechanik" in Fischflossen und deren Anwendung in der Bionik.
Welche Themen werden im Einzelnen behandelt?
Die Arbeit umfasst die Anatomie und Funktion von Fischflossen, die Fluid-Struktur-Wechselwirkung, die passive Strömungskontrolle durch Flossen, die Anwendung bionischer Prinzipien in der Technik und die numerische Modellierung der Flossenmechanik. Spezifisch werden die Unterschiede zwischen Ceratotrichia und Lepidotrichia sowie die Rolle von Wirbeln in der Fortbewegung untersucht. Die Arbeiten von James Liao (Harvard University) und Lauder zur Fluid-Struktur-Interaktion werden zitiert und eingeordnet.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit und was ist ihr Inhalt?
Die Arbeit gliedert sich in Kapitel zu Abstract, Einleitung, Anatomie der Strahlenflosser und ihrer Flossen, Mechanik der Fischflossen, Fluid-Struktur-Interaktion, Intelligente Mechanik in der Bionik, Numerische Modellierung und Schlussfolgerungen. Jedes Kapitel beschreibt die jeweiligen Aspekte der Fischflossenmechanik detailliert und verweist auf relevante Forschungsarbeiten, z.B. zu den Projekten der Beuth Hochschule für Technik Berlin.
Welche Zielsetzung verfolgt die Arbeit?
Die Arbeit zielt darauf ab, die Prinzipien der passiven, adaptiven Fluid-Struktur-Interaktion in Fischflossen zu verstehen und diese Erkenntnisse für die Entwicklung neuer Technologien in der Bionik nutzbar zu machen. Es geht um die Übertragung der Effizienz und Anpassungsfähigkeit biologischer Systeme auf technische Anwendungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch folgende Schlüsselwörter charakterisiert: Bionik, Fischflossen, Fluid-Struktur-Interaktion, Wirbelströmung, passive Strömungskontrolle, autoadaptive Profile, numerische Modellierung, Lepidotrichia, Ceratotrichia, Lokomotion.
Welche Methoden werden angewendet?
Die Arbeit kombiniert die Analyse der Anatomie und Funktion von Fischflossen mit der numerischen Modellierung der Fluid-Struktur-Interaktion. Sie stützt sich auf existierende Forschungsarbeiten und integriert diese in einen umfassenden Überblick über das Thema.
Für welche Zielgruppe ist die Arbeit bestimmt?
Die Arbeit richtet sich an Wissenschaftler, Ingenieure und Studenten, die sich mit Bionik, Fluiddynamik und der Entwicklung neuer Technologien beschäftigen. Aufgrund des akademischen Fokus und der detaillierten Beschreibungen der Thematik ist sie für ein spezialisiertes Fachpublikum bestimmt.
Wo finde ich weitere Informationen zu den zitierten Arbeiten?
Die Arbeit selbst enthält weiterführende Literaturhinweise und Zitate zu den genannten Forschungsarbeiten (z.B. James Liao, Lauder und Projekte der Beuth Hochschule für Technik Berlin). Eine detaillierte Literaturliste sollte im vollständigen Text enthalten sein.
- Quote paper
- Dipl.-Ing. Michael Dienst (Author), 2015, Das nichtorthodoxe Beaufschlagungs-Bewegungsgebaren von Fischflossen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/287316
