沉默貓頭鷹飛行激發(fā)降低風力渦輪機噪聲的方法

沉默貓頭鷹飛行激發(fā)降低風力渦輪機噪聲的方法貓頭鷹的無聲飛行激發(fā)了研究人員設計出一種降低風力渦輪機噪音的新方法。雖然風力渦輪機已經(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)了研究團隊設計出一種減少噪音渦輪機的新方法。來自利哈伊大學，弗吉尼亞理工大學，佛羅里達大西洋大學和劍橋大學的研究人員進行了合作研究，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的氣流以減少它們所產(chǎn)生的聲音，并且還可以應用于飛機，海軍艦艇和汽車中使用的其他基于渦輪機的技術。負責該研究的Lehigh機械工程和力學助理教授Justin W. Jaworski在接受采訪時向設計新聞解釋了貓頭鷹飛行的靈感來源于該機制的設計。

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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)模的設計來說，工程設計的意義是顯而易見的，”他說。“機翼后緣產(chǎn)生的噪音設定了最低噪音水平，因此貓頭鷹必須以新穎的方式改變其后緣。許多現(xiàn)實世界的應用(例如風力渦輪機)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，具有森林般的結構，可以推動來自機翼表面的嘈雜氣流。他說，當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構。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設備是被動的，可能是一種設計改造 - 例如飛機機翼頂端的小翼 - 或者融入到新的設計中，”Jaworski說。“此外，由于finlets只是對氣流進行預處理，因此它們可以與其他降噪技術(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和團隊的其他成員發(fā)表了一篇關于他們在聲音和振動雜志上的工作的論文。該團隊已經(jīng)在弗吉尼亞理工大學的一個實驗室中證明了風力渦輪機葉片上的10分貝寬帶降噪。Jaworski說，下一步是在全尺寸風力渦輪機上測試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年的技術和文化。她曾在鳳凰城，舊金山和紐約市擔任專業(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。