猫头鹰的翅膀可以成为击败风力涡轮机噪音的关键

2019-02-24 17:22:49
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一项新研究揭示了猫头鹰翅膀的灵感可以让飞机和风力涡轮机变得更安静。

来自日本和中国的研究人员研究了猫头鹰翅膀前缘的锯齿,深入了解它们如何使鸟类的飞行保持沉默。

他们的研究结果发表在Bioinspiration和Biomimetics期刊上,指出了风力涡轮机,飞机,多旋翼无人机和其他机器中噪声抑制的潜在机制。

主要作者,来自日本千叶大学的刘浩教授说:“猫头鹰因其独特的机翼特征而以静音飞行着称,通常以前缘锯齿,后缘条纹和天鹅绒般的表面为特征。

“我们想了解这些特征如何影响空气动力产生和降噪,以及它们是否可以应用于其他地方。”

研究人员通过结合大涡模拟 - 用于计算流体动力学的湍流数学模型来模拟气流 - 以及粒子图像测速(PIV)和力,分析了带有和不带前缘锯齿的猫头鹰式羽翼模型在低速风洞中进行测量。

他们发现,前缘锯齿可以被动地控制层流或流线型气流与上翼面上的湍流气流之间的过渡,其迎角(AoA)在0到20度之间。这意味着它们在空气动力和声音产生中起着至关重要的作用。

刘教授说:“然而,我们发现在力的产生和声音抑制之间存在权衡。与干净的前缘相比,锯齿前缘降低AoAs的空气动力学性能超过15°,但可以实现降噪和空气动力学AoAs在15°以上的性能,猫头鹰经常在飞行中到达。

“这些猫头鹰灵感的前缘锯齿,如果应用于风力涡轮机叶片,飞机机翼或无人机转子,可以为流量控制和降噪提供有用的仿生设计。

“例如,在噪声问题是建造风力涡轮机的主要障碍之一的时候,一种减少噪音的方法是最受欢迎的。

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