Pažymėtinos giliavandenės Veneros gėlių kempinių struktūros, kurios yra naudingos kuriant laivus, lėktuvus ir dangoraižius

Reme ugningo srauto modeliavimas atskleidžia giliavandenės kempinės skeleto pritaikymą

Euplectella aspergillum stiklo kempinės struktūra structure už hidrodinaminio lauko ribų. Pramonė buvo perstatyta naudojant CINECA superkompiuterius. Kinetinė metodika և Pažangūs skaičiavimo kodai leido tiksliai atkurti giliųjų kempinių gyvenimo sąlygas, pabrėžiant jų nepaprastas struktūrines և skysčio dinamines savybes. Kreditas: G. Falcucci:

Pirmasis giliai jūroje esančios Veneros gėlių kempinės modelis buvo paskelbtas žurnale „Nature և“: kaip jis reaguoja և daro įtaką netoliese esančiam vandens srautui.

Puikios eglės krepšelio (E. aspergillum) konstrukcinės savybės gali atrodyti kaip triukas, paimtas iš žmogaus inžinerinių statinių. Tačiau žinojimas, kaip kūno kalnų grandinių tinklas veikia aplinkinio jūros vandens hidrodinamiką, gali sukelti pastatus, tiltus, jūrų transporto priemones, lėktuvų konstrukcijas ir viską, kas turi saugiai reaguoti į oro sroves ar vandenį.

Nors ankstesni tyrimai ištyrė kempinės struktūrą, buvo nedaug tyrimų apie organizmą supančius pralaidžius hidrodinaminius laukus; ar, be to, kad pagerėjo jo mechaninės savybės, E. Aspergillum skeleto motyvai yra srauto fizikos optimizavimo pagrindas. և už jo kūno ertmės.

https://www.youtube.com/watch?v=IVexJimZeBk:
Euplectella aspergillum stiklo kempinės struktūra structure už hidrodinaminio lauko ribų. Pramonė buvo atstatyta naudojant CINECA superkompiuterius. Kinetinė metodika և Pažangūs skaičiavimo kodai leido tiksliai atkurti giliųjų kempinių gyvenimo sąlygas, pabrėžiant jų nepaprastas struktūrines և skysčio dinamines savybes. Paskola Romos Tor Vergata universitetas

Bendradarbiavimas fizikos, biologijos ir inžinerijos srityje vadovaujant Acomo Falcucci (Tor Vergata universitetas, Harvardo universitetas, Roma). Norėdami gauti gilesnę įžvalgą apie šias sąveikas, sukurdami pirmąjį giliavandenės kempinės modelį, kaip ji reaguoja ir įtakoja netoliese esančius vandens srautus.

„Flow Flow Extreme“ modeliavimas atskleidžia giliavandenių kempinių rėmelių adaptacijas, paskelbtas žurnale Gamta:, atskleidė gilų ryšį tarp kempinės struktūros „funkcijos“, nušviesdamas krepšelio kempinės sugebėjimą atlaikyti dinamines gretimo vandenyno jėgas ir jos gebėjimą sukurti daug maistinių medžiagų sukimąsi „krepšyje“. kūno ertmę.

„Šis organizmas buvo plačiai tiriamas mechaniškai, nepaisant nuostabaus sugebėjimo žymiai deformuoti trapią stiklo struktūrą“, – sakė Gacomo Falcucci, Harvardo universiteto ir Tor Vergata universiteto Romoje autorius. “Mes galėjome ištirti hidrodinamikos aspektus, kad suprastume, kaip kempinės geometrija funkciškai reaguoja į skystį, kad sukurtume kažką ypatingo, kaip jis sąveikauja su vandeniu”.

„Nagrinėdami skysčio srautą kempinės kūno ertmėje ir už jos ribų, radome laukiamo prisitaikymo prie aplinkos pėdsakus. „Kempinės struktūra ne tik padeda numesti svorį, bet ir padeda sukurti mažo greičio kūno ertmės pasisukimus, kurie naudojami šeriant ir dauginantis“, – pridūrė tyrimo bendraautorė Porfiry.

E. Aspergillum struktūra, atkurta bendraautoriaus Pierluigi Fanelli iš Tukijos universiteto Italijoje, primena ploną stiklinę vazą su plonomis sienelėmis, cilindrinį vamzdelį su dideliu centriniu prieširdžiu, silicinius spicules – taigi jų dažniausiai naudojamą vietovardį – „pelė“. Spikulai susideda iš trijų vertikalių spindulių, suteikiant jiems šešis taškus. Mikroskopiniai smaigaliai „audžia“ kartu, sukurdami labai dailų audinį, kuris kempinės kūnui suteikia standumo, kurio nėra kitų rūšių kempinėse, leidžiantį išgyventi dideliame gylyje vandens stulpelyje.

Kad suprastų, kaip tai daro „Venus Flower Basket“ kempinės, komanda plačiai naudojo „Marconi100 Excalc“ kompiuterį CINECA Italijoje, moderniausią kompiuterį, galintį sukurti išsamią simuliaciją, naudojant milijardus dinamiškų erdvinių ir laiko duomenų taškų trijuose matmenys. ,

Tyrėjai taip pat naudojo specialią programinę įrangą, kurią sukūrė Giorgio Giorgio Amati, Italijos CINECA („Super Computing Applications and Innovation“) tyrimo bendraautorius. Programinės įrangos programinė įranga leido „Lattice Boltzmann“ – sudėtingų sistemų skysčių dinamikos metodų, pagrįstų superkompiuterių modeliavimu, klasę, kurioje skystis pateikiamas kaip dalelių rinkinys ir stebimas kiekvieno elgesys.

Silicio eksperimentai, kuriuose dalyvavo maždaug 100 milijardų virtualių dalelių, atkartojo giliavandenio dugno, kuriame gyvena E. Aspergillum, hidrodinamines sąlygas. Veselinas K. Tor Vergata universitete Romoje Krasto sukurti rezultatai leido komandai ištirti, kaip kempinių skylių և kalnų grandinės išdėstymas pagerina gebėjimą sumažinti jėgas, kurias sukelia jūros vandens judėjimas (mechaninis klausimas, kurį suformulavo Falcucci և Succi) և kaip jo struktūra veikia kūną kempinės ertmės srauto dinamika, siekiant optimizuoti maitinimą filtru, lytinių ląstelių susidūrimas lytiniam dauginimuisi (biologinį klausimą sukūrė Porfiri և, vandens ekologijos biologas, bendraautorius ovanas Johnas Polverino, Vakarų Australijos universitetas, Australija)

„Šis darbas yra pavyzdinis diskrečios skysčių dinamikos taikymas ir ypač gardelių Boltzmanno metodas“, – sakė Sauro Suci, Harvardo universiteto Italijos technologijos institute bendraautorius. Sauro Succi yra tarptautiniu mastu pripažintas vienu iš grotelių Bolto metodo tėvų. „Metodo tikslumas kartu su vieno geriausių pasaulyje superkompiuterių įvedimu leido atlikti anksčiau neregėtus skaičiavimo lygius, kurie atskleidė skysčių srautų vaidmenį prisitaikant gyviems organizmams. bedugnė. “

„Mūsų atliktas kempinės geometrijos vaidmens atsakas į skysčio srautą tyrimas turi daug įtakos daugiaaukščių pastatų ar, tiesą sakant, bet kokių mechaninių konstrukcijų projektavimui, pradedant dangoraižiais ir baigiant naujais mažo pasipriešinimo statiniais ar orlaivių korpusais“, – Falcucci sakė. “Pavyzdžiui, ar bus mažesnė aerodinaminė trauka ant žemesnių pastatų, pavyzdžiui, į groteles panašių grotelių skylių? Ar tai optimizuos naudojamų jėgų pasiskirstymą? – Šių klausimų sprendimas yra pagrindinis komandos uždavinys “.

Nuoroda. „Aliuminio srauto simuliacijos atskleidžia giliavandenės kempinės griaučių adaptaciją“, autorius Acomo Falcucci, Giorg Orgio Amati, Pierluigi Fanelli, Veselin K. Krast և, ovan iovanni Polverino, Maurizio Porfiri և Sauro Sočis, 2021 m. Liepos 21 d., Gamta:,
DOI: 10.1038 / s41586-021-03658-1:

Šį tyrimą rėmė CINECA Computing Grants (G. Falcucci), PRIN Projektai (G. Falcucci), Forrest tyrimų fondas (G. Polverino), JAV Nacionalinis mokslo fondas (M. Porfiri) և Europos mokslinių tyrimų tarybos „Horizon 2020“ ERC išankstinių dotacijų programa (S. Succi):

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pasukite 3D ritmą Marse ir ištirkite NASA ištvermę

NASA „Mars Perseverance“ roveris rodomas jo stotelėje prie Jezero kraterio, tokiu būdu peržiūrėjus iš „Naršykite ištvermingai“ 3D žiniatinklyje. Šis interaktyvus žiniatinklio įrankis turi...

Prieš 400 000 metų senovės žmonės išsaugotus dramblius pavertė nuostabiais kaulų instrumentais

Kaulų įrankiai buvo iškasti iš Castel di Guido Italijoje. Kreditas: Villa ir kt. 2021 PLOS TASI Senovės žmonės galėjo padaryti nuostabių dalykų su...

Šimtai erelio ruonių, apvyniotų meškerėmis ir tinklais, kasmet sukelia siaubingus sužalojimus ir skaudžias mirtis.

Žvejybos tinklai ir tinklai daro didelę įtaką kailių ruoniams (Arctocephalus pusillus), labiausiai paplitę jūrų žinduoliai, buvo pastebėti Pietų Afrikos ir Namibijos pakrantėse, kur jie...

FDP balsavo 16: 2 ir atmetė Piper vakcinos „oster A“ vakcinos platinimą plačiajai visuomenei.

Šiuo metu nėra trečiosios Kovid-19 vakcinos. Pirmaujanti Maisto ir vaistų administracijos (FDA) mokslinė patariamoji taryba balsavo už tai, kad plačiajai visuomenei būtų atsisakyta suteikti „Pfizer“...

Elon Musk Tesla Bot kelia rimtą susirūpinimą

„Tesla“ kitais metais ketina pristatyti humanoidinio roboto prototipą. Paskola: Tesla Elonas Muskas paskelbė apie humanoidinį robotą, skirtą padėti šioms pasikartojančioms, varginančioms užduotims, kurių žmonės...

Newsletter

Subscribe to stay updated.