Kuşların Nefes Alışı Akışkanlar Mekaniğine İlham Oluyor

Kuşlar, akciğer yapılarının döngüsel hava kanalına sahip olmaları sayesinde insanlardan çok daha verimli nefes alabilirler. Döngüsel hava kanalının en önemli avantajı tek yönde sağlanan hava akışı diyebiliriz. İnsanlarda ise durum bir hayli farklıdır. Her nefes aldığımızda, hava ileri geri salınım hareketi yapmak durumundadır ve bu da havanın akciğerimizin dallarındaki derinliklere kadar ulaşamaz. 

Kuşların solunum sistemlerindeki tek yönlü hava akışı yeni bulunan bir keşif değil. Belki de bir asır önce keşfedildi. Ancak bir sır olarak kalan şey, bu verimli solunum sisteminin arkasındaki aerodinamiğin bir açıklamasıydı. New York University bunu keşfetmek için uygulamalı matematik laboratuvarında kuşların nefes alışını taklit eden bir dizi deney yaptılar. 

Deneylerde hava akışını taklit etmek için suyla dolu borular inşa ettiler ve otobanların rampalar ve çıkış rampaları ile birbirine bağlanmasına benzer şekilde, kuşların akciğerlerinin döngüsüne benzeyen yapıyı taklit etmek için boruları büktüler. Mikropartikülleri suya karıştırarak su akışının yönünü rahatlıkla izleyebildiler. Bu deneyler, nefes almanın ürettiği ileri-geri hareketlerin etrafındaki döngülerde tek yönlü akışlara dönüştüğünü gösterdi.

Çalışma solunum vantilatörleri gibi uygulamalarda sıvıları pompalamanın ve akışları kontrol etmenin daha akıllı yollarına da işaret ediyor. Kuşların tek yönlü nefes alışının arka planda, en zorlu ve imkansız gibi görünen faaliyetini gerçekleştirmelerini sağlıyor. Tüm okyanuslar ve tüm kıtalar boyunca uçabilirler ve oksijenin son derece az olduğu Everest Dağı gibi yüksek rakımlarda yaşayabilirler.

Bilim adamları daha sonra deneysel sonuçları yeniden üretmek ve mekanizmaları daha iyi anlamak için bilgisayar simülasyonları kullandılar. Atalet, bir girdap tarafından engellenen bir ara sokağı kapatmak yerine akışların düz devam etmesine neden olma eğiliminde olduğu görüldü. Bu, bağlantıların ağa bağlanma şekli nedeniyle tek yönlü akışlara ve döngülerin etrafında dolaşıma yol açıyor.

Araştırmacı Ristroph, bu bulgular için birkaç potansiyel mühendislik kullanımına işaret ediyor.

“Sıvıları yönetmek, kontrol etmek ve pompalamak; sağlık hizmetlerinden kimyasal işlemeye, her tür makinedeki yakıt, yağlayıcı ve soğutma sistemlerine kadar birçok uygulamada çok yaygın bir hedeftir” diye gözlemliyor. “Tüm bu durumlarda, belirli amaçlar için sıvıları belirli yönlere pompalamamız gerekiyor ve şimdi bunu başarmanın teknolojilerimizde kullanılmasını umduğumuz yepyeni bir yolu kuşlardan öğrendik.” sözleriyle belirtiyor.

Kaynak için tıklayınız.