Científicos japoneses han desentrañado mediante simulaciones numéricas los mecanismos aeroacústicos que permiten a los búhos volar silenciosamente. Los búhos producen un ruido insignificante mientras vuelan. Si bien muchos estudios han relacionado las microflecos de las alas de los búhos con su vuelo silencioso, los mecanismos exactos no están claros.
Ahora, un equipo de investigadores ha descubierto los efectos de estos microflecos en el sonido y el rendimiento aerodinámico de las alas de los búhos mediante simulaciones computacionales de dinámica de fluidos. Sus hallazgos pueden inspirar diseños biomiméticos para el desarrollo de maquinaria de fluidos silenciosa.
Los búhos son criaturas fascinantes que pueden volar silenciosamente por algunos de los lugares más tranquilos. Sus alas no hacen ruido mientras vuelan, lo que les permite localizar con precisión a sus presas utilizando su excepcional capacidad auditiva sin ser detectados. Esta capacidad única depende de muchos factores y ha sido durante mucho tiempo un tema de investigación candente.
Los estudios han encontrado asociaciones entre la capacidad de volar silenciosamente y la presencia de microflecos en las alas de los búhos. Estos flecos del borde de fuga (TE) desempeñan un papel crucial en la supresión del ruido producido por el movimiento del aire inducido por los flaps del ala.
El estudio de estos flecos puede conducir al desarrollo de métodos prometedores para reducir el ruido causado por la maquinaria fluida.
Si bien muchos estudios han evaluado estos flecos utilizando placas planas y perfiles aerodinámicos, se desconocen sus mecanismos y efectos exactos sobre las interacciones de las plumas y las diferentes características de las alas de los búhos reales.
Para desentrañar los secretos de las alas silenciosas de los búhos, un equipo de la Universidad de Chiba liderado por el profesor Hao Liu investigó cómo los flecos TE influyen tanto en el sonido como en el rendimiento aerodinámico de las alas de búho.
Cuando se le preguntó sobre la motivación detrás de su estudio, el profesor Liu dijo en un comunicado: "A pesar de los muchos esfuerzos de muchos investigadores, exactamente cómo los búhos logran un vuelo silencioso sigue siendo una pregunta abierta.
Comprender el papel preciso de los flecos TE en su vuelo silencioso nos permitirá aplicarlas en el desarrollo de maquinaria de fluidos práctica y silenciosa". Sus hallazgos fueron publicados en la revista Bioinspiration & Biomimetics.
Modelos en 3D
Para comprender cómo funcionan las alas de un búho, el equipo construyó dos modelos tridimensionales de un ala de búho real (uno con flecos TE y el otro sin ellos) con todas sus características geométricas.
Utilizaron estos modelos para realizar simulaciones de flujo de fluidos que combinaron los métodos de simulaciones de grandes remolinos y la analogía de Ffowcs-Williams-Hawkings. Las simulaciones se realizaron a la velocidad del vuelo de aproximación de un búho real.
Los resultados del estudio
Las simulaciones revelaron que las flecos TE redujeron los niveles de ruido de las alas de los búhos, particularmente en ángulos de ataque altos, y mantuvieron un rendimiento aerodinámico comparable al de las alas de búho sin franjas.
El equipo identificó dos mecanismos complementarios a través de los cuales los flecos TE influyen en el flujo de aire.
Primero, reducen las fluctuaciones en el flujo de aire al romper los vórtices del borde de salida.
En segundo lugar, reducen las interacciones de flujo entre las plumas en las puntas de las alas, suprimiendo así la formación de vórtices en las puntas de las alas. Sinérgicamente, estos mecanismos mejoran los efectos de los flecos TE, mejorando tanto la producción de fuerza aerodinámica como la reducción del ruido.
