受貓頭鷹翅膀啟發(fā)：研究人員使用3D打印開發(fā)超靜音渦輪葉片
時(shí)間：2017-10-17 23:00 來源：中國3D打印網(wǎng) 作者：中國3D打印網(wǎng) 閱讀：次
愛荷華州立大學(xué)的研究人員正在使用3D打印來開發(fā)靈感來自貓頭鷹翅膀的推進(jìn)器葉片。創(chuàng)新的設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致飛機(jī)飛行更安靜，同樣風(fēng)力發(fā)電機(jī)和其他機(jī)器也適合。
愛荷華州的Bharat Agrawal，Andrew Bodling和Anupam Sharma
夏爾馬通過3D掃描各種貓頭鷹翼樣本，將其轉(zhuǎn)化為可以通過仿真軟件運(yùn)行的數(shù)字3D模型。這使他能夠弄清這三翼特征如何影響氣流，湍流和壓力，以產(chǎn)生幾乎無聲的動(dòng)作。
這些模擬也是非常先進(jìn)的。夏爾馬正在伊利諾斯州萊蒙的阿貢國家實(shí)驗(yàn)室使用超級計(jì)算機(jī)測試，其中有超過16,000個(gè)處理器用于推動(dòng)虛擬貓頭鷹。使用這些模擬，助理教授發(fā)現(xiàn)了一些重要的事情，不僅僅是在鳥類解剖學(xué)方面，而且還可以告訴現(xiàn)實(shí)世界的機(jī)械工程。一方面，仿真表明，基于貓頭鷹翼的翼型可以大大減少葉片表面后端的不穩(wěn)定壓力。貓頭鷹般渦輪葉片設(shè)計(jì)可以將聲音降低高達(dá)5分貝，而不影響空氣動(dòng)力學(xué)性能。
靈感來自貓頭鷹的翅膀3D打印的渦輪葉片
但是，如何復(fù)制傳統(tǒng)上由硬質(zhì)合金制成的渦輪機(jī)葉片和翅膀和羽毛的柔軟和最終的有機(jī)結(jié)合？夏爾馬和同事們有幾個(gè)想法。通過3D打印具有鋸齒狀前緣的翼型，旨在復(fù)制貓頭鷹翼上的細(xì)梳狀結(jié)構(gòu)。但愛荷華州研究人員發(fā)現(xiàn)，與具有平坦前緣的翼型相比，噪音顯著降低，同時(shí)降低了不穩(wěn)定的壓力刀片表面的后端。所以即使有很大的物質(zhì)差異，復(fù)制貓頭鷹翼的微妙形式也產(chǎn)生了可比的效果。研究人員還在刀片后緣附近嘗試3D打印小而薄的小鰭和檐篷。
為了驗(yàn)證他們的實(shí)驗(yàn)，愛荷華州研究人員邀請了弗吉尼亞理工大學(xué)的研究人員使用自己的仿真軟件來測試新設(shè)計(jì)。令人興奮的是，弗吉尼亞技術(shù)團(tuán)隊(duì)證實(shí)，受貓頭鷹靈感設(shè)計(jì)的渦輪葉片沒有降低性能的但是降低了噪音。
中國3D打印網(wǎng)譯自：3ders.org 轉(zhuǎn)載需注明出處！
愛荷華州的Bharat Agrawal，Andrew Bodling和Anupam Sharma
有幾個(gè)明顯的原因，您可能不會(huì)經(jīng)常看到貓頭鷹。他們是晚上的生物，起初，這使得他們不太可能在白天出現(xiàn)，在夜晚的掩護(hù)下難以辨別。但他們也是非常沉默，雖然偶爾的鳴叫也會(huì)快速離開，貓頭鷹 盡管他們比一般鳥兒大，當(dāng)他們飛行時(shí)幾乎沒有噪音。這意味著你可能甚至不會(huì)注意到它是否飛過你的頭頂。這是令人印象深刻的安靜，激發(fā)了愛荷華州的Anupam Sharma及其團(tuán)隊(duì)，仔細(xì)觀察夜間鳥類，飛行中的貓頭鷹幾乎完全靜默，“航空航天工程助理教授夏爾馬和沃爾特威爾遜教授研究員說。 “貓頭鷹不僅在滑翔飛行中靜默，而且在飛行中同樣無聲音�！�
據(jù)夏爾馬說，貓頭鷹如此安靜地飛翔有三個(gè)主要原因：機(jī)翼前緣處有細(xì)小的梳狀結(jié)構(gòu);在翼的后緣的羽毛上的柔韌和多孔的邊緣;和一只羽毛的大衣在鳥的羽毛上。對于氣象聲學(xué)專家夏爾馬來說，調(diào)查動(dòng)物的力學(xué)通常不是工作的一部分。但是，隨著令人印象深刻的貓頭鷹，助理教授需要仔細(xì)看看。夏爾馬通過3D掃描各種貓頭鷹翼樣本，將其轉(zhuǎn)化為可以通過仿真軟件運(yùn)行的數(shù)字3D模型。這使他能夠弄清這三翼特征如何影響氣流，湍流和壓力，以產(chǎn)生幾乎無聲的動(dòng)作。
這些模擬也是非常先進(jìn)的。夏爾馬正在伊利諾斯州萊蒙的阿貢國家實(shí)驗(yàn)室使用超級計(jì)算機(jī)測試，其中有超過16,000個(gè)處理器用于推動(dòng)虛擬貓頭鷹。使用這些模擬，助理教授發(fā)現(xiàn)了一些重要的事情，不僅僅是在鳥類解剖學(xué)方面，而且還可以告訴現(xiàn)實(shí)世界的機(jī)械工程。一方面，仿真表明，基于貓頭鷹翼的翼型可以大大減少葉片表面后端的不穩(wěn)定壓力。貓頭鷹般渦輪葉片設(shè)計(jì)可以將聲音降低高達(dá)5分貝，而不影響空氣動(dòng)力學(xué)性能。
靈感來自貓頭鷹的翅膀3D打印的渦輪葉片
但是，如何復(fù)制傳統(tǒng)上由硬質(zhì)合金制成的渦輪機(jī)葉片和翅膀和羽毛的柔軟和最終的有機(jī)結(jié)合？夏爾馬和同事們有幾個(gè)想法。通過3D打印具有鋸齒狀前緣的翼型，旨在復(fù)制貓頭鷹翼上的細(xì)梳狀結(jié)構(gòu)。但愛荷華州研究人員發(fā)現(xiàn)，與具有平坦前緣的翼型相比，噪音顯著降低，同時(shí)降低了不穩(wěn)定的壓力刀片表面的后端。所以即使有很大的物質(zhì)差異，復(fù)制貓頭鷹翼的微妙形式也產(chǎn)生了可比的效果。研究人員還在刀片后緣附近嘗試3D打印小而薄的小鰭和檐篷。
為了驗(yàn)證他們的實(shí)驗(yàn)，愛荷華州研究人員邀請了弗吉尼亞理工大學(xué)的研究人員使用自己的仿真軟件來測試新設(shè)計(jì)。令人興奮的是，弗吉尼亞技術(shù)團(tuán)隊(duì)證實(shí)，受貓頭鷹靈感設(shè)計(jì)的渦輪葉片沒有降低性能的但是降低了噪音。
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