Propulsão por jato pulsado via deformação de forma de um nadador axi-simétrico

Usando um modelo de contorno imerso axi-simétrico, investigamos numericamente a geração de empuxo de um corpo deformável por meio de jato pulsado. Focamos em um único processo de descarga resultante da desinflamação do corpo, inspirado pelo mecanismo de jato de cefalópodes, como lulas. Examinamos três perfis de velocidade do jato, a saber, impulsivo, meio-cosseno e cosseno, no regime de número de Reynolds relativamente baixo. Para o perfil impulsivo, demonstramos por meio de visualização de rastro que o anel vórtice líder não se separa do jato posterior, embora sua circulação pare de crescer após um número crítico de formação (a partir de agora, o número de formação é definido como a razão entre o comprimento e o diâmetro do plugue do jato) de 6–7. O valor exato do número crítico de formação depende do perfil de velocidade do jato, sugerindo que a aceleração do jato e a dissipação viscosa desempenham papéis significativos na evolução do anel vórtico. Em termos de geração de empuxo, nossos resultados indicam que além do fluxo de momento do jato, uma fonte importante de geração de empuxo é a aceleração do jato. A implicação é que o perfil de velocidade do jato é um fator chave na determinação do desempenho propulsivo.