19/01/2022 - 11:40
O ruído de ponta é a fonte dominante de som dos motores aeronáuticos e de turbina, como os de aviões, drones e turbinas eólicas. Suprimir essa poluição sonora é um dos principais objetivos ambientais para algumas áreas urbanas.
Na revista Physics of Fluids, pesquisadores da Universidade Xi’an Jiaotong (China) usaram as características das asas de coruja na elaboração de desenho de aerofólio e reduzir significativamente o ruído do bordo de fuga.
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“As corujas noturnas produzem cerca de 18 decibéis a menos do que outras aves em velocidades de voo semelhantes devido à configuração única de suas asas”, disse o autor do estudo, Xiaomin Liu. “Além disso, quando a coruja captura a presa, a forma das asas também muda constantemente. Então, o estudo da configuração da borda das asas durante o voo da coruja é de grande importância”.
Gargalo
O ruído do bordo de fuga é gerado quando o fluxo de ar passa pela parte de trás de um aerofólio. O fluxo forma uma camada turbulenta de ar ao longo das superfícies superior e inferior do aerofólio, e quando essa camada de ar flui de volta pelo bordo de fuga, ela se espalha e irradia ruído.
Estudos anteriores exploraram bordos de fuga serrilhados, descobrindo que as serrilhas reduzem efetivamente o ruído de máquinas rotativas. No entanto, a redução de ruído não foi universal, dependendo muito da aplicação final.
“Atualmente, o desenho das pás das turbomáquinas rotativas amadureceu gradualmente, mas a tecnologia de redução de ruído ainda está em um gargalo”, disse Liu. “As capacidades de redução de ruído das estruturas convencionais de dente de serra são limitadas, e algumas novas estruturas de borda de fuga não lisas precisam ser propostas e desenvolvidas para aproveitar ainda mais o potencial de redução de ruído biônico”.
A equipe usou um software de cálculo e análise de ruído para realizar uma série de estudos teóricos detalhados de aerofólios simplificados com características que lembram asas de coruja. Eles aplicaram suas descobertas para suprimir o ruído das máquinas rotativas.
Aplicação específica
Melhorar as condições de fluxo ao redor do bordo de fuga e otimizar a forma do bordo suprimiram o ruído. Curiosamente, serrilhas assimétricas reduziram o ruído mais do que suas contrapartes simétricas.
A redução de ruído variou com diferentes condições de operação. Assim, os cientistas enfatizaram que os projetos de aerofólio devem ser avaliados com base na aplicação específica.
Por exemplo, turbinas eólicas têm ambientes complexos de fluxo de entrada, que requerem uma tecnologia de redução de ruído mais geral. Examinar técnicas de redução de ruído sob a influência de diferentes fluxos de entrada tornaria suas conclusões mais universais.
Os pesquisadores acreditam que seu trabalho servirá como um guia importante para projetos de aerofólio e controle de ruído.
