湍流庇护鱼群

群体游动节能79%

该鱼群通过集体游动在湍流中形成庇护效应，显著降低个体能量消耗，为高效群体运动提供仿生依据。

Zhang, Yangfan · Ko, Hungtang · Ni, Rui · Lauder, George V.

PLoS Biology 2024

参数信息

总能量消耗（TEE）降低比例

63–79 %

单独鱼运动学努力增加比例

22 %

三维群体体积减少比例

41–68 %

技术优势

能耗骤降

高速高湍流下，鱼群总能量消耗比单独鱼低63%至79%，因为鱼群内部流体环境更平稳，个体无需频繁应对湍流涡旋的扰动。

不额外费力

在湍流中高速游动时，鱼群的运动学努力（尾拍幅度×频率）未比层流条件增加，表明个体无需加大动作即可维持速度。

应用场景

• 群体运动仿生：借鉴鱼群湍流庇护机制，设计节能型群体运动控制算法。
• 水下机器人集群：优化水下机器人集群队形，降低在强流环境中的推进能耗。
• 软体机器人：为仿生软体机器鱼提供低功耗游动策略，延长作业时间。
• 流体力学：验证群体游动在湍流中的减阻模型，指导流场优化设计。