Les hiboux produisent un bruit négligeable lorsqu#39ils volent. Bien que de nombreuses études aient établi un lien entre les micro-franges des ailes des hiboux et leur vol silencieux, les mécanismes exacts restent flous. Aujourd’hui, une équipe de chercheurs a découvert les effets de ces micro-franges sur les performances sonores et aérodynamiques des ailes de hibou grâce à des simulations informatiques de dynamique des fluides. Leurs découvertes peuvent inspirer des conceptions biomimétiques pour le développement de machines fluidiques à faible bruit.
Les hiboux sont des créatures fascinantes qui peuvent voler silencieusement dans certains des endroits les additionally calmes. Leurs ailes ne font aucun bruit en vol, ce qui leur permet de localiser avec précision leurs proies grâce à leur capacité auditive exceptionnelle tout en restant indétectables. Cette capacité exceptional dépend de nombreux facteurs et constitue depuis longtemps un sujet de recherche brûlant.
Des études ont trouvé des associations entre la capacité de voler silencieusement et la présence de micro-franges dans les ailes des hiboux. Ces franges de bord de fuite (TE) jouent un rôle crucial dans la suppression du bruit produit par le mouvement de l#39air induit par les volets d#39aile.
L#39étude de ces franges peut conduire au développement de méthodes prometteuses pour réduire le bruit provoqué par les machines fluides. Bien que de nombreuses études aient évalué ces franges à l#39aide de plaques plates et de profils aérodynamiques, leurs mécanismes exacts et leurs effets sur les interactions des plumes et les différentes caractéristiques des ailes des vraies ailes de hibou sont restés inconnus.
Pour percer les tricks des ailes silencieuses des hiboux, le professeur Hao Liu et ses collègues, dont le Dr Jaixin Rong de la Graduate School of Engineering ainsi que le Dr Yajun Jiang et le Dr Masashi Murakami de la Graduate School of Science de l#39Université de Chiba au Japon, ont étudié comment les franges TE influencent à la fois le son et les performances aérodynamiques des ailes de hibou.
Interrogé sur la commitment derrière leur étude, le professeur Liu déclare : « Malgré les nombreux initiatives déployés par de nombreux chercheurs, la manière exacte dont les hiboux parviennent à voler silencieusement reste une problem ouverte. Comprendre le rôle précis des franges TE dans leur vol silencieux nous permettra d#39appliquer eux dans le développement de machines fluides pratiques et à faible bruit. Leurs découvertes ont été publiées dans la revue Bioinspiration Biomimetics le 17 novembre 2023.
Pour comprendre le fonctionnement des ailes de hibou, l#39équipe a construit deux modèles tridimensionnels d#39une véritable aile de hibou – l#39un avec et l#39autre sans franges TE – avec toutes ses caractéristiques géométriques. Ils ont utilisé ces modèles pour effectuer des simulations d’écoulement de fluide combinant les méthodes de simulation de grands tourbillons et l’analogie Ffowcs-Williams-Hawkings. Les simulations ont été réalisées à la vitesse du vol plané d#39approche d#39un vrai hibou.
Les simulations ont révélé que les franges TE réduisaient les niveaux de bruit des ailes de hibou, en particulier aux angles d#39attaque élevés, et maintenaient des performances aérodynamiques comparables aux ailes de hibou sans franges. L#39équipe a identifié deux mécanismes complémentaires par lesquels les franges TE influencent le flux d#39air. Premièrement, les franges réduisent les fluctuations du flux d’air en brisant les tourbillons du bord de fuite. Deuxièmement, ils réduisent les interactions de flux entre les plumes au bout des ailes, supprimant ainsi la perte des tourbillons du bout des ailes. De manière synergique, ces mécanismes renforcent les effets des franges TE, améliorant à la fois la creation de pressure aérodynamique et la réduction du bruit.
Soulignant l#39importance de ces résultats, le professeur Liu déclare : « Nos résultats démontrent l#39effet d#39interactions complexes entre les franges TE et les différentes caractéristiques des ailes, soulignant la validité de l#39utilisation de ces franges pour réduire le bruit dans des apps pratiques telles que les drones, les éoliennes. des hélices et même des voitures volantes.
Dans l’ensemble, cette étude approfondit notre compréhension du rôle des franges TE dans le vol silencieux des hiboux et peut inspirer des conceptions biomimétiques qui pourraient conduire au développement de equipment fluides à faible bruit.
