Muchas especies de búho son capaces de cazar en silencio eficazmente suprimiendo el ruido en las frecuencias de sonido por encima de 1,6 kilohercios (kHz) - en el rango que pueda ser escuchado por los seres humanos.
(a, b) Buho de águila eurasiático (Bubón del bubón) (c) gris cárabo(Strix nebulosi) y (d) lechuza (Scandiacus del bubón). Crédito: Ian A.Clark Conor A. Daly, William Devenport, W. Nathan Alexander, NigelPeake, Justin W. Jaworski, Stewart Glegg
Un equipo de investigadores estudia la acústica del vuelo de la lechuza — incluyendo a Justin W. Jaworski, un profesor asistente de ingeniería mecánica y mecánica de Lehigh P.C. Rossin Facultad de ingeniería y ciencia aplicada y están trabajando para identificar los mecanismos que logran este silencio virtual para mejorar el diseño aerodinámico - en aerogeneradores, aviones, naves navales e, incluso, automóviles.
Ahora, el equipo ha logrado - a través de experimentos físicos y Modelización teórica - en el uso de la cubierta suave de plumas de búho como un modelo para inspirar el diseño de un impreso 3D, fijación del ala que reduce el ruido de la turbina de viento por un notable 10 decibelios - sin afectar la aerodinámica.
Ellos además han investigado cómo tal diseño puede reducir la aspereza y el ruido del borde de rastreo. En particular, el ruido del borde de rastreo es frecuente en aplicaciones de baja velocidad y establece su nivel de ruido mínimo.
La capacidad para reducir el ruido de alas tiene implicaciones más allá de las turbinas de viento, como se puede aplicar a otras situaciones aerodinámicas tales como el ruido creado por aire que se filtra a través de los espacios de un automóvil de puertas y ventanas.
Ellos además han investigado cómo tal diseño puede reducir la aspereza y el ruido del borde de rastreo. En particular, el ruido del borde de rastreo es frecuente en aplicaciones de baja velocidad y establece su nivel de ruido mínimo.
La capacidad para reducir el ruido de alas tiene implicaciones más allá de las turbinas de viento, como se puede aplicar a otras situaciones aerodinámicas tales como el ruido creado por aire que se filtra a través de los espacios de un automóvil de puertas y ventanas.
El profesor asistente Justin W. Jaworski, de Lehigh University del Departamento de ingeniería mecánica, P.C. Rossin Facultad de ingeniería y Ciencias aplicadas. Crédito: Universidad de Lehigh
Los resultados se publicarán en dos papeles próximos - uno llamado "Bio-inspirados en el control de ruido en el borde de salida" en el Instituto Americano de Aeronáutica y el diario de astronáutica (American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal) y los otros llamados "Bio-inspirados toldos para la reducción de ruido de rugosidad" en el Journal of Sound and Vibration.
Los investigadores - de Lehigh, Virginia Tech, Florida Atlantic University y Universidad de Cambridge - consultaron específicamente lo aterciopelado que son la superficie superior del ala de muchos búhos grandes - un atributo físico único, incluso entre las aves, que contribuye al vuelo silencioso de los búhos'.
Como se ha visto bajo un microscopio, el down consiste en pelos que forman una estructura similar a la de un bosque. Los pelos inicialmente suben casi perpendiculares a la superficie de la pluma pero luego se inclinan en la dirección del flujo para formar un dosel con púas entrelazadas en el tope-Cruz-fibras.
Como se ha visto bajo un microscopio, el down consiste en pelos que forman una estructura similar a la de un bosque. Los pelos inicialmente suben casi perpendiculares a la superficie de la pluma pero luego se inclinan en la dirección del flujo para formar un dosel con púas entrelazadas en el tope-Cruz-fibras.
"Aletillas" orientadas se instalan en un ala o una cuchilla que se arrastra al borde para reducir el ruido del borde de rastreo de hasta 10dB sin cambios substanciales y el rendimiento aerodinámico en un rango de ángulos de ataque. Crédito: Nathan Alexander
Entre sus experimentos: suspensión de telas de malla (su diseño original usando material de velo de novia!) diseñados para imitar el efecto del dosel sobre papel de lija, para crear la "rugosidad" y simular los flujos de aire utilizando el túnel de viento de Virginia Tech Wall-Jet.
Después de darse cuenta de que el uso de un dosel unidireccional- con las fibras cruzadas eliminadas fue más efectiva - como no producir ruido de alta frecuencia ruido propio de las capotas de tela, pero aún suprimida la presión superficial produciendo ruido - crearon un accesorio plástico, impreso a 3-D que consiste en pequeñas "aletillas" que pueden fijarse a una superficie de sustentación (o ala).
La invención de escudos se puede adaptar a un diseño ya existente de ala y utilizada en conjunción con otras estrategias de reducción de ruido para lograr una mayor supresión del ruido.
La invención de escudos se puede adaptar a un diseño ya existente de ala y utilizada en conjunción con otras estrategias de reducción de ruido para lograr una mayor supresión del ruido.
"El más eficaz de nuestros diseños imita las fibras suaves de ala de la lechuza, pero con las fibras cruzadas quitadas," dice Jaworski. "El pabellón de la superficie del ala del búho empuja el flujo ruidoso. Nuestro diseño imita pero sin las fibras cruzadas, creando una valla unidireccional - esencialmente va una mejor que el buho. "
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