Les poissons créent des vortex en mouvement pour alimenter leur propulsion

Les humains ont toujours admiré la grâce et l’habileté dont font preuve les poissons lorsqu’ils se déplacent dans leur environnement visqueux, et les ingénieurs se sont inspirés d’eux pour concevoir des embarcations. Le poisson peut être particulièrement utile dans le développement de véhicules sous-marins. Maintenant, une nouvelle étude publiée dans la revue Physique des Fluides examine de plus près la propulsion des poissons.

Des scientifiques de l’Université d’ingénierie de Harbin en Chine ont démontré que les poissons, en utilisant des fluctuations corporelles étroitement contrôlées, créent une paire de vortex mobiles ou de pressions hautes et basses qui leur permettent de se déplacer. La recherche jette les bases de la conception d’une nouvelle hélice.

« Les poissons ont besoin d’échapper aux prédateurs, d’attraper des proies et de se déplacer dans des environnements complexes, et leur avantage en matière de mouvement est inégalé par aucune machine artificielle. En tant que tel, de nombreuses questions en suspens sur la relation entre la forme et la fonction chez les poissons sont d’origine biomécanique », ont écrit les chercheurs.

« L’étude de la loi du mouvement, des caractéristiques mécaniques correspondantes et la révélation de la base hydrodynamique du processus de nage des poissons ont des implications significatives pour la conception optimale des méthodes de propulsion des véhicules sous-marins. »

À l’aide de caméras à haute vitesse et de vélocimétrie par images de particules, les chercheurs ont analysé des poissons zèbres nageant dans un aquarium. Un poisson accélère en pliant sa nageoire caudale sur le côté puis revient à une position neutre en redressant tout le corps. Les chercheurs ont découvert que ce balancement unique de la queue crée deux vortex tournant dans des directions opposées.

Sur les côtés opposés du corps, un vortex est à haute pression, tandis que l’autre est à basse pression. La basse pression tire le poisson, tandis que la haute pression le pousse dans l’autre direction, fournissant ainsi la propulsion au poisson zèbre.

Lorsque le poisson était dans une position en forme de « J » avec la queue pliée, la zone de haute pression s’est déplacée vers l’arrière de la nageoire caudale et la zone de basse pression s’est déplacée vers l’avant de la nageoire caudale. Ce processus se répète, permettant au poisson de se déplacer continuellement.

« L’ensemble du poisson zèbre en train de nager est considéré comme une vague corporelle », a déclaré Yang Han, co-auteur de l’étude. « Qu’ils accéléraient vers l’avant ou changeaient de direction, les poissons maintenaient un mouvement ondulatoire sur tous les points du corps depuis le début du mouvement. »

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Par Zach Fitzner, Espèces-menacées.fr Rédacteur