鲨鱼皮肤灵感设计改善空气动力学性能

作者:秋洳邬

<p>为了建造更多的空气动力学机器,研究人员从不太可能的来源中汲取灵感:海洋哈佛大学的一位进化生物学家和工程师团队与南卡罗来纳大学的同事合作,揭示了几十年前关于鲨鱼皮的谜团并且,在此过程中,展示了一种新的生物灵感结构,可以改善飞机,风力涡轮机,无人机和汽车的空气动力学性能研究发表在英国皇家学会界面鲨鱼和飞机实际上并没有那么不同两者都设计为有效地穿过流体(水和空气),利用它们的身体形状来产生升力并减少阻力</p><p>不同的是,鲨鱼在设计过程中有大约4亿年的开端“鲨鱼的皮肤成千上万的小鳞片或细小的鳞片,它们的形状和大小在身体周围都有所不同,“亨利·布莱恩特·毕格罗的乔治·兰黛说道</p><p>有机和进化生物学系的鱼类学教授和生物学教授,研究的合着者“我们对这些细齿的结构有很多了解 - 这与人类牙齿非常相似 - 但功能一直存在争议”大多数研究都集中在细齿的减阻特性上,但劳德和他的团队想知道是否还有更多的故事“我们问,如果不是主要减少阻力,这些特殊的形状实际上更适合增加升力,”迈赫迪萨达特,在哈佛和研究萨达特保持在南卡罗来纳大学的机械工程联合任命为了检验这一假设的共同第一作者的博士后研究员说,研究人员合作,与来自哈佛大学约翰工程师团队保尔森工程与应用科学学院(SEAS)为了获得灵感,他们转向了世界上最快的鲨鱼短鳍mako,mako的denticles有thr抬起的脊部,像三叉戟一样使用微型CT扫描,团队在三维空间中成像并模拟了齿状物接下来,他们在机翼表面上以形状为空气动力学横截面形成三维形状,称为翼型“翼型是所有航空设备的主要组成部分,”哈佛大学艺术与科学研究生院博士生奥古斯特·多梅尔说道,他是该论文的共同第一作者,“我们希望在翼型上测试这些结构,作为测量它们的方法</p><p>在无人机,飞机和风力涡轮机等各种航空设备的设计中应用对升力和阻力的影响“研究人员在水流罐内的翼型上测试了20种不同的牙齿尺寸,行和行位置配置他们发现除了降低阻力外,齿形结构显着增加升力,充当高功率,低剖面涡流发生器即使你不知道什么是涡流发生器,你已经看到了一个在行动汽车和飞机配备了这些小型无源装置,可以改变空气在移动物体表面的流动方式,使其更具空气动力学</p><p>现在,大多数涡流发生器都采用简单的叶片式设计“这些鲨鱼式涡流发生器与没有涡流发生器的翼型相比,升阻比提高了323%,“Domel说道</p><p>”通过这些概念验证设计,我们证明了这些生物燃料涡流发生器具有超越传统设计的潜力</p><p> “你可以想象这些涡流发生器用于风力涡轮机或无人机以提高叶片的效率,”SEAS应用力学教授Katia Bertoldi说,该研究的另一位作者之一“结果”开辟了改进的生物灵感空气动力学设计的新途径“”这项研究不仅概述了涡流发生器的新颖形状,而且还提供了对补充作用的深入了解x和潜在的多功能鲨鱼细齿,说:”雅诗兰黛的技术开发哈佛办公室保护有关这个项目的知识产权和正在探索商业化机会的研究是由威斯研究所的詹姆斯·韦弗在哈佛大学合作撰写了生物启发的工程,和南卡罗来纳大学工程与计算系主任Hossein Haj-Hariri这项研究得到了海军研究办公室和国家科学基金会出版物的支持:August G Domel等人,“鲨鱼皮肤设计改善空气动力学性能”,皇家学会界面,2018年; DOI:101098 / rsif20170828资料来源:....