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?受貓頭鷹翅膀啟發：新型葉片設計可減少飛機的噪音污染

2022-01-30 12:04:04 來源：cnBeta.COM

后緣噪聲是航空和渦輪發動機的主要聲源，如飛機、無人機和風力渦輪機。而抑制這種噪音污染是一些城市地區的一個主要環境目標。在AIP出版社出版的《Physics of Fluids》中，來自西安交通大學的研究人員利用貓頭鷹翅膀的特性為機翼設計提供參考，另外還大大降低了尾部邊緣的噪音。

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這項研究的論文作者Xiaomin Liu說道：“由于夜行貓頭鷹獨特的翅膀構造，在類似的飛行速度下，產生的噪音比其他鳥類少約18分貝。此外，當貓頭鷹捕捉獵物時，翅膀的形狀也在不斷變化，因此研究貓頭鷹飛行過程中的翼緣構造具有重要意義。”

當氣流沿機翼背面通過時會產生拖曳邊緣的噪音。氣流沿著機翼的上表面和下表面形成一個空氣湍流層，當這層空氣流經后緣時就會散射出噪聲。

以往的研究探索了鋸齒狀后緣并發現鋸齒能有效降低旋轉機械的噪聲。然而，噪音的降低并不普遍，它在很大程度上取決于最終的應用。

“目前，旋轉式渦輪機械的葉片設計已經逐漸成熟，但降噪技術仍處于瓶頸期。傳統鋸齒結構的降噪能力是有限的，需要提出和開發一些新的非光滑拖曳邊緣結構以進一步挖掘仿生降噪的潛力，”Liu說道。

該團隊使用噪聲計算和分析軟件對具有讓人聯想到貓頭鷹翅膀特征的簡化機翼進行了一系列詳細的理論研究。他們將他們的研究結果用于抑制旋轉機械的噪音。

改善后緣周圍的流動條件和優化后緣的形狀抑制了噪音。有趣的是，不對稱的鋸齒比對稱的鋸齒更能減少噪音。

由于噪聲降低會隨著不同的操作條件而變化，因此科學家們強調，應該根據具體的應用來進一步評估機翼設計。

如風力渦輪機有復雜的入流環境，這需要一個更普遍的降噪技術。在不同入流的影響下考察降噪技術將使他們的結論更具普遍性。

研究人員認為他們的工作將可作為機翼設計和噪聲控制的重要指導。

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