Lulas e outros cefalópodes usam uma forma de propulsão a jato que não é bem compreendida, especialmente quando se trata de sua hidrodinâmica em condições de fluxo turbulento. Descobrir seus segredos pode ajudar a criar novos designs para robôs e veículos subaquáticos bioinspirados que precisam operar nesse ambiente.

Pesquisadores na Escócia, os EUA., e a China estão explorando o mecanismo fundamental por trás da propulsão a jato pulsado das lulas. No Física dos Fluidos , o grupo descreve seu estudo numérico da propulsão a jato de cefalópodes com fluxo turbulento considerado pela primeira vez. Entre suas descobertas, eles descobriram que a produção de empuxo e a eficiência são subestimadas dentro do laminar, ou não turbulento, fluxos.

O modelo para esta pesquisa é um nadador 2-D semelhante a uma lula que possui um corpo de manto flexível com uma câmara de pressão e um bico que serve de entrada e saída de água. Uma força externa, que imita a constrição do músculo da lula, é aplicado na superfície do manto flexível do modelo.

"Como resultado, o volume interno do corpo diminui e a água dentro da câmara é ejetada para formar um fluxo de jato, "disse Yang Luo, um dos autores e assistente de pesquisa da University of Strathclyde em Glasgow, Escócia. "A lula é impulsionada pelo forte jato na direção oposta, então, o manto infla automaticamente como resultado da energia elástica armazenada. Durante a inflação do manto, a água é sugada para dentro da câmara e é ejetada durante a próxima deflação do manto. "

A propulsão a jato pode ser mais eficiente quando o fluxo turbulento é considerado, de acordo com Luo. O grupo também descobriu instabilidade de quebra de simetria de vórtices ao redor do jateador, que envia jatos de água, após vários ciclos contínuos de jato.

"Isso pode ajudar a fornecer uma melhor compreensão de por que a natação de rajada e costa é usada por lulas juvenis e adultas que operam em fluxos turbulentos com mais frequência em comparação com filhotes de lula que operam em fluxos laminares, "disse Luo.

Além da propulsão a jato, lulas juvenis e adultas também dependem da oscilação das nadadeiras em suas cabeças para nadar com bastante frequência. O grupo descobriu que esse estilo de explosão e desaceleração pode ajudar as lulas a evitar a instabilidade de quebra de simetria do vórtice de fluxo circundante que pode causar empuxo e deterioração da eficiência.

"As descobertas de nosso trabalho sobre o mecanismo de instabilidade de quebra de simetria fornecem orientação para o projeto de robôs e veículos subaquáticos inspirados em lulas, "disse Luo." A propulsão contínua a jato pode não ser favorável, e medidas específicas são necessárias para mitigar o efeito dessa instabilidade durante o projeto de veículos subaquáticos inspirados na propulsão a jato ou propulsores por meio do controle ativo da deformação do corpo para mudar a evolução do padrão de vórtices internos. "

Veremos novos submarinos baseados em propulsão a jato em breve?

"É difícil determinar neste ponto, "Luo disse." Mas como uma forma de propulsão subaquática relativamente menos estudada, é vantajoso em termos de um mecanismo simples para escape instantâneo eficaz e alta capacidade de manobra. Isso o torna promissor para integração com propulsão de propulsão típica para alcançar manobrabilidade sob demanda. "