沉默貓頭鷹飛行激發(fā)降低風(fēng)力渦輪機(jī)噪聲的方法

沉默貓頭鷹飛行激發(fā)降低風(fēng)力渦輪機(jī)噪聲的方法貓頭鷹的無聲飛行激發(fā)了研究人員設(shè)計出一種降低風(fēng)力渦輪機(jī)噪音的新方法。雖然風(fēng)力渦輪機(jī)已經(jīng)因為對鳥類造成危險而出現(xiàn)故障，但它實際上是這些動物中的一只 - 貓頭鷹 - 這激發(fā)了研究團(tuán)隊設(shè)計出一種減少噪音渦輪機(jī)的新方法。來自利哈伊大學(xué)，弗吉尼亞理工大學(xué)，佛羅里達(dá)大西洋大學(xué)和劍橋大學(xué)的研究人員進(jìn)行了合作研究，觀察了許多貓頭鷹物種可以無聲地飛行以發(fā)明無源降噪裝置的方式。該裝置可以破壞渦輪機(jī)的氣流以減少它們所產(chǎn)生的聲音，并且還可以應(yīng)用于飛機(jī)，海軍艦艇和汽車中使用的其他基于渦輪機(jī)的技術(shù)。負(fù)責(zé)該研究的Lehigh機(jī)械工程和力學(xué)助理教授Justin W. Jaworski在接受采訪時向設(shè)計新聞解釋了貓頭鷹飛行的靈感來源于該機(jī)制的設(shè)計。

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“在人類耳朵最敏感的相同頻率范圍內(nèi)，貓頭鷹能夠抑制由于湍流空氣流過它們的翅膀而產(chǎn)生的噪音，因此對鳥類規(guī)模的設(shè)計來說，工程設(shè)計的意義是顯而易見的，”他說。“機(jī)翼后緣產(chǎn)生的噪音設(shè)定了最低噪音水平，因此貓頭鷹必須以新穎的方式改變其后緣。許多現(xiàn)實世界的應(yīng)用(例如風(fēng)力渦輪機(jī))都將尾緣噪聲列為主要或主要的噪聲源;因此，了解貓頭鷹的后緣可能會對工業(yè)設(shè)計產(chǎn)生直接影響，從而實現(xiàn)更安靜的操作。“

Jaworski說，具體而言，在貓頭鷹特征上發(fā)現(xiàn)的絨毛層對研究人員特別感興趣。該層具有天鵝絨般的質(zhì)感，具有森林般的結(jié)構(gòu)，可以推動來自機(jī)翼表面的嘈雜氣流。他說，當(dāng)這層被放置在后緣的上游時，它會在邊緣產(chǎn)生噪音之前改變氣流。

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Jaworski說，以此為模型，該團(tuán)隊開發(fā)了一種3D打印的塑料被動降噪裝置，稱為“finlets”，基于貓頭鷹羽毛上發(fā)現(xiàn)的蓬松羽絨材料的結(jié)構(gòu)。該裝置由小軌道或翅片組成，這些小軌道或翅片與后緣上游的氣流對齊，這破壞了氣流，從而減弱了后緣處的噪音產(chǎn)生。

“Finlet設(shè)備是被動的，可能是一種設(shè)計改造 - 例如飛機(jī)機(jī)翼頂端的小翼 - 或者融入到新的設(shè)計中，”Jaworski說。“此外，由于finlets只是對氣流進(jìn)行預(yù)處理，因此它們可以與其他降噪技術(shù)(例如鋸齒狀邊緣)一起使用，以實現(xiàn)更大的降噪和/或更寬的頻率范圍。”

Jaworski和團(tuán)隊的其他成員發(fā)表了一篇關(guān)于他們在聲音和振動雜志上的工作的論文。該團(tuán)隊已經(jīng)在弗吉尼亞理工大學(xué)的一個實驗室中證明了風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的10分貝寬帶降噪。Jaworski說，下一步是在全尺寸風(fēng)力渦輪機(jī)上測試finlet發(fā)明，看看它在真實場景中的表現(xiàn)。

Elizabeth Montalbano是一位自由撰稿人，撰寫了超過15年的技術(shù)和文化。她曾在鳳凰城，舊金山和紐約市擔(dān)任專業(yè)記者。在空閑時間，她喜歡沖浪，旅游，音樂，瑜伽和烹飪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一個村莊。