ایده‌ای برای ساخت توربین و هواپیمای کم صداتر با الهام از جغد

ایده‌ای برای ساخت توربین و هواپیمای کم صداتر با الهام از جغد

دانشمندان بامطالعه‌ی پرواز جغد و سازوکار بال آن‌، راه‌ حلی برای تولید توربین‌ بادی و هواپیمای کم‌صداتر کشف کرده‌اند.

جغدها در پرواز بی‌صدا و حرکت ناگهانی به سمت پایین برای شکار طعمه، بسیار ماهر هستند؛ این پرواز بی‌صدا به دلیل لبه‌ی دندانه‌ای شکل در جلوی بال‌های آن‌ها است. دانشمندان فکر می‌کنند که ما می‌توانیم با دنباله‌روی از جغدها، توربین‌های بادی و هواپیماهای کم‌ صداتری بسازیم.

این لبه‌ی دندانه شکل می‌تواند به ما در کاهش صدای هوای عبوری از فلز کمک کند و دانشمندان با مدل‌سازی‌های کامپیوتری و آزمایش‌های تونل باد، درستی این فرضیه را ثابت کرده‌اند. گروهی از دانشگاه چیبای ژاپن، کشف کرده‌اند که لبه‌ی دندانه شکل در قسمت جلویی بال‌های جغد موجب کنترل تغییرات جریان هوای آرام به جریان آشفته شود و از این اصل می‌توان در توربین‌ بادی و هواپیما استفاده کرد. هاو لیو، سرپرست گروه تحقیقاتی، می‌گوید:

جغدها را به پرواز خاموش آن‌ها می‌شناسند که این امر به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد بال‌های آن‌ها است که عموماً لبه‌ی جلویی دندانه شکل، لبه‌ی انتهایی چین‌دار و سطحی نرم و مخملی دارند.

ما به دنبال این بودیم که چگونه این ویژگی‌ها بر تولید نیروهای آیرودینامیک تأثیرگذار هستند و موجب کاهش صدا می‌شوند و آیا می‌توان از این ویژگی‌ها در موارد دیگر استفاده کرد یا خیر.

محققان با الهام از بال‌های جغد مدلی از بال ساختند و به بررسی آن در دو حالت با دندانه و بدون دندانه پرداختند. مطالعات پیشین نشان داده‌اند که دندانه‌های شانه‌مانند در بال‌ها بر نیروهای آيرودینامیک تأثیرگذار است؛ اما اینکه این اثر چه مقدار می‌تواند باشد، مشخص نیست.

مدل‌های ساخته‌شده به‌وسیله‌ی شبیه‌سازی گرداب‌های بزرگ یا LES (مدل استاندارد ریاضی که برای مطالعه‌ی جریان هوا استفاده می‌شود) مورد آزمایش قرار گرفتند؛ در تونل باد با سرعت پایین نیز از روش سرعت‌سنجی تصویری ذرات (PIV) و دیگر ابزارهای اندازه‌گیری نیروها برای بررسی این مدل‌ها استفاده شد.

در این بررسی‌ها مشخص شد که حالت دندانه‌ای لبه‌ی جلویی بال می‌تواند در کنترل کردن حالت گذر جریان از جریان هوای آرام به حالت آشفته در قسمت بالایی بال و در زاویه حمله‌ی (به زاویه‌ی بین راستای بال و راستای جریان هوا، زاویه حمله می‌گویند) بین ۰ تا ۲۰ درجه تأثیرگذار باشد.

به‌عبارت‌دیگر، این دندانه‌ها نقشی حیاتی در مدیریت نیروهای آیرودینامیک و صداهای تولیدی دارند. این دندانه‌ها باعث شکسته شدن جریان چرخشی هوا به گردابه‌های کوچک‌تر می‌شوند؛ گردابه‌های (Eddy) با فرکانس بالا در اثر برخورد با بال به تکه‌های کوچک‌تر و کم‌صداتر تجزیه می‌شوند. بااین‌حال بین تولید نیرو و ممانعت از تولید صدا یک رابطه‌ی تعادلی برقرار است. در زاویه حمله‌های کمتر از ۱۵ درجه در لبه‌ی جلویی دندانه شکل در مقایسه باحالت بدون دندانه، عملکرد آیرودینامیک کاهش می‌یابد؛ اما در زوایای بیشتر از ۱۵ درجه که جغدها عموماً در این وضعیت پرواز می‌کنند، عملکرد آیرودینامیک و کاهش صدا بهبود می‌یابد.

هنوز راه بسیاری تا استفاده عملی از این یافته‌ها در توربین‌، هواپیما و هر جسمی که برای پرواز ساخته می‌شود، وجود دارد؛ اما این تحقیق پایه‌ای برای ادامه دادن مسیر توسط دیگر دانشمندان است. لیو می‌گوید:

درصورتی‌که از این لبه‌های دندانه شکل الهام گرفته‌شده از جغد در پره‌های توربین بادی، بال‌های هواپیما یا پره‌های موتور پهپاد استفاده شود، می‌تواند منجر به طراحی مشابه برای کنترل جریان و کاهش صدا شود.

درزمانی که صدای تولیدشده به‌وسیله‌ی توربین‌ بادی یکی از موانع اصلی ساخت آن‌ است؛ اگر راهی برای کاهش این صداهای پیدا شود، بسیار مفید است.


ارزان‌ترین فروشنده بلیط هواپیما به تمام مقاصد دنیا را از طریق موتور جستجوی پرواز کجارو بیابید.
منبع sciencealert

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید