האם כנפי הינשוף מחזיקות את המפתח למטוסים שקטים יותר ולטורבינות רוח?

Anonim

האם כנפי הינשוף מחזיקות את המפתח למטוסים שקטים יותר ולטורבינות רוח?

מחשבה טובה

דוד שונדי

8 יולי, 2017

מבנים כנף ינשוף יכול להיות המפתח אוויר foils שקט (אשראי: IOP / אד דין)

טורבינות רוח, מסוקים, והתקנים אחרים המשתמשים ברוטורים יש בעיה רעש גדול, אבל הפתרון עשוי לבוא ציפור קטנה כל כך. מדענים מאוניברסיטת צ'יבה ביפן ואוניברסיטת שנחאי ג'יאו טונג בסין טוענים שהתשובה יכולה להיות בכנפי הינשוף, המאפשרת לציפור הציד הלילית לטוס כמעט בדממה ועשויה להוביל לטורבינות רוח שקטות, מטוסים ומזל"טים.

טורבינת רוח המסתובבת מרחוק עשויה להיראות חיננית, אבל מקרוב זה לטאטא מאמץ לכאורה מלווה רעש whooshing כי לעתים קרובות עושה את זה קשה לאתר ליד אזורים מאוכלסים. בינתיים, מסוקים הם הרבה יותר רעשני עם הצליל האופייני שלהם חבטות מרובע- quopters לעשות רעש כמו bandsaw מעופפים.

ביצוע התקנים אלה שקט יותר הוא אחד המטרות העיקריות של מהנדסי אווירונאוטיקה וציפורים נראה כמו מקום טוב לחפש את התשובה. אבל לא כל הציפורים זהים. יונים בטיסה הופכות מחבט מוחלט ואפילו בזים לא הרבה יותר שקטים. הסיבה לכך היא כי עם כנפיים קטנות שלהם גופים גדולים, היונים כנף כנפיים שלהם הרבה וליצור מערבולת משמעותית, כלומר רעש. לבזים ולרפטורים אחרים יש כנפיים גדולות יותר ביחס לגופם, אבל הם דוחפים כמויות גדולות של אוויר כדי לבנות מהירות וזה אומר מערבולת ולכן רעש.

אבל ינשופים הם שונים. הטיסה שלהם שותקת. ואכן, אם אחד מודד ינשוף בטיסה עם מיקרופונים רגישים מאוד, כמעט שום צליל לא נרשם כשהם כנפיים כנפיים שלהם. חלק מהסיבה היא כי כנפיים ינשוף נועדו לייצר הרבה להרים עם מעט מאוד flapping, אבל יש יותר מזה מזה.

"הינשופים ידועים בטיסה שקטה, בשל תכונות האגף הייחודיות שלהם, המאופיינות בדרך כלל על ידי סרגציות מובילות, שוליים עוקבים ומשטחים דמויי קטיפה", אומר האו ליו מאוניברסיטת צ'יבה. "רצינו להבין כיצד תכונות אלה משפיעות על ייצור כוח אווירודינמי והפחתת רעש, והאם ניתן ליישם אותן במקום אחר."

כדי לראות כיצד תכונות אלה יכולים לקצץ במערבולת, המדענים יצרו דגמי נוצה המבוססים על הינשוף ולמדו אותם במנהרת רוח במהירות נמוכה תוך שימוש במודלים גדולים של סימולציה ממוחשבת, ו- Particle-Image Velocimetry (PIV) אשר היא שיטה אופטית לחקר איך האוויר זורם.

הם גילו כי ההילוכים המתקדמים על כנפי ינשוף שולטים באופן פאסיבי כיצד האוויר זורם מעל הכנף. באופן ספציפי, הוא שולט על המעבר בין איך זורם האוויר בצורה יעילה קרוב לכנף, או זרימה למינרית, וכיצד זה נשבר לתוך מערבולת על פני האגף העליון.

מעבר זה והמערבולות נגרמות מזווית ההתקפה (AoA), או באיזו זווית האגף לכיוון הטיסה שלו. אם זה מקביל, צריך להיות מעט מאוד מערבולת. אם זה בזווית תלולה, יהיו הרבה יותר. אבל הסרגציות יכולות לקצץ במערבולת הזאת - במחיר.

"מצאנו, עם זאת, כי קיים סחר בין ייצור כוח דיכוי קול, " אומר ליו. "משונן מוביל הקצוות להפחית את הביצועים אווירודינמי נמוך AoAs מאשר 15 ° לעומת נקי מוביל קצוות, אבל יכול להשיג הפחתת רעש וביצועים אווירודינמי ב AoAs מעל 15 °, אשר כנפיים ינשוף לעתים קרובות להגיע בטיסה.

"אלה ישרים בהשראת מוביל serrations קצה, אם מיושם על להבי טורבינות רוח, כנפי מטוסים או רוטורים מזל"ט, יכול לספק עיצוב biomimetic שימושי עבור בקרת זרימה הפחתת רעש.בזמן, כאשר בעיות רעש הם אחד המחסומים העיקריים כדי בניית טורבינות רוח, למשל, שיטה להפחתת הרעש שהם מייצרים היא מבורכת ביותר. "

המחקר פורסם ב- Bioinspiration ו- Biomimetics .

מקור:

IOP

מבנים כנף ינשוף יכול להיות המפתח אוויר foils שקט (אשראי: IOP / אד דין)