Un design inspirat de aripile de bufniță reduce poluarea fonică a avioanelor și turbinelor eoliene

Țelul multor zone urbane este de a reduce poluarea fonică pe care o pot produce avioanele, dronele sau turbinele eoliene.

În lucrarea publicată în Physics of Fluids, de la AIP Publishing, cercetătorii de la Universitatea Xi’an Jiaotong s-au inspirat din aripile de bufniță pentru a îmbunătăți profilul aerodinamic și pentru a reduce semnificativ zgomotul aeronavelor.

• Ce se întâmplă cu creierul atunci când lucrezi în echipă?
• Locul în care trăiești influențează ce greutate ai, arată un nou studiu

„Bufnițele nocturne produc cu aproximativ 18 decibeli mai puțin zgomot decât alte păsări la viteze de zbor similare, datorită configurației lor unice a aripilor. În plus, atunci când bufnița prinde prada, forma aripilor se schimbă în mod constant, așa că studiul configurației marginii aripilor în timpul zborului bufniței este de mare importanță”, a spus Xiaomin Liu.

Cum generează zgomot aeronavele?

Conform EurekAlert!, zgomotul unei aeronave este generat atunci când fluxul de aer trece de-a lungul spatelui aripii. Fluxul formează un strat turbulent de aer de-a lungul suprafețelor superioare și inferioare ale acesteia, iar atunci când acel strat de aer trece înapoi prin capătul aripii, se împrăștie și radiază zgomot.

Studiile anterioare au explorat capete zimțate de aripi, constatând că crestăturile reduc efectiv zgomotul mașinăriilor care se rotesc. Cu toate acestea, reducerea zgomotului nu a fost universală, depinzând foarte mult de aplicarea finală.

„În prezent, designul palelor turbomașinilor rotative s-a maturizat treptat, dar tehnologia de reducere a zgomotului este încă în blocaj”, a spus Liu.

Marginile zimțate, mai bune în a reduce poluarea fonică

„Capacitățile de reducere a zgomotului ale structurilor convenționale în formă de dinți de fierăstrău sunt limitate și trebuie propuse și dezvoltate niște structuri noi ale capetelor aripilor care să nu fie netede, pentru a valorifica în continuare potențialul de reducere bionică a zgomotului”, a continuat Liu.

Echipa a folosit un software de calcul și analiză a zgomotului pentru a efectua o serie de studii teoretice detaliate ale profilurilor aerodinamice simplificate, cu caracteristici care amintesc de aripile bufniței. Ei și-au aplicat descoperirile pentru a suprima zgomotul mașinilor rotative.

O tehnologie mai generală pentru a reduce poluarea fonică

Îmbunătățirea condițiilor de circulație în jurul capătului aripii și optimizarea formei acestuia au suprimat zgomotul. Interesant este că crestăturile asimetrice au redus zgomotul mai mult decât cele simetrice.

Reducerea zgomotului a variat în funcție de condițiile de operare, așa că oamenii de știință au subliniat că modelele profilului aerodinamic ar trebui evaluate în continuare pe baza scenariului specific de utilizare.

De exemplu, turbinele eoliene au medii complexe de flux de intrare, care necesită o tehnologie mai generală pentru a reduce poluarea fonică. Examinarea tehnicilor de reducere a zgomotului sub influența diferitelor fluxuri de intrare ar face concluziile acestui studiu mai universale.

Cercetătorii cred că munca lor va servi drept un ghid important pentru proiectarea aripilor și pentru controlul zgomotului produs de acestea.

Vă recomandăm să citiți și:

Cercetătorii au folosit ADN pentru a construi cea mai mică antenă din lume

Ariane 5, racheta incredibil de precisă care a dublat durata de viață a Telescopului Spațial James Webb

Pereții „vii” pot reduce cantitatea de căldură pierdută de clădiri cu peste 30%

Acvariul care le permite peștilor „să meargă pe uscat”, creat de cercetătorii israelieni