メイフライニンフcentroptilum三角形のシリアルギルアレイによる流体力学的ポンプ

メイフライのセントロプロポティルム三角症の水生ニンフは、レイノルズ数（RE）で動作する7つの腹部えらペアの連続配列を使用して、換気流を生成します。小動物の正味の流れは、腹部と本質的に脳卒中面に平行に向けられています（つまり、rowぎ）が、大型動物の正味の流れは背側に向けられ、本質的に脳卒中面に向けられます（すなわち、羽ばたき）。粒子画像速度測定（PIV）アンサンブル相関分析に基づく詳細な流れ測定により、えらの段階的測定が、ここでは「フェーズド渦ポンプ」と呼ばれる液体換気電流、流体運動パターンに関連する渦の時間依存の配列を生成することが明らかになりました。。渦の絶対サイズは、動物のサイズまたはREの増加に伴い変化しないため、メイフライ成長中の渦半径（r（v））は、ギル間距離（l（is））と比較して減少します。付属物アレイ動物での効果的な羽ばたきには、隣接する付属物間の組織化された流れが必要であることを考えると、L（is）/r（v）<1の場合、rowは好まれるべきであると仮定し、l（is）/r（v）の場合は羽ばたきが好まれるべきであると仮定します。> 1。重要なことに、Centroptilumのrow弾から滑りへの遷移は、平均動的な動的間距離が渦半径に等しい場合にre 〜5で発生します。この結果は、付属器アレイ水生生物で観察される再ベースのrowえる燃焼境界が、推進メカニズムの相対的なサイズとその自己生成渦によって決定される可能性があることを示唆しています。

Aquatic nymphs of the mayfly Centroptilum triangulifer produce ventilatory flow using a serial array of seven abdominal gill pairs that operates across a Reynolds numbers (Re) range from 2 to 22 during ontogeny. Net flow in small animals is directed ventrally and essentially parallel to the stroke plane (i.e. rowing), but net flow in large animals is directed dorsally and essentially transverse to the stroke plane (i.e. flapping). Detailed flow measurements based on Particle Image Velocimetry (PIV) ensemble-correlation analysis revealed that the phasing of the gills produces a time-dependent array of vortices associated with a net ventilatory current, a fluid kinematic pattern, here termed a 'phased vortex pump'. Absolute size of vortices does not change with increasing animal size or Re, and thus the vortex radius (R(v)) decreases relative to inter-gill distance (L(is)) during mayfly growth. Given that effective flapping in appendage-array animals requires organized flow between adjacent appendages, we hypothesize that rowing should be favored when L(is)/R(v)<1 and flapping should be favored when L(is)/R(v)>1. Significantly, the rowing-to-flapping transition in Centroptilum occurs at Re∼5, when the mean dynamic inter-gill distance equals the vortex radius. This result suggests that the Re-based rowing-flapping demarcation observed in appendage-array aquatic organisms may be determined by the relative size of the propulsive mechanism and its self-generated vortices.