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風渦輪降噪新思路:貓頭鷹翼式設計 | 噪聲治理
2021年12月24日,十三屆全國人大常委會第三十二次會議通過了《中華人民共和國噪聲污染防治法》。這部法律自2022年6月5日起施行。新法確立了噪聲污染防治工作在新時期的總要求。在立法目的中體現推進生態文明建設與可持續發展等理念。
中國生物多樣性保護與綠色發展基金會(簡稱“中國綠發會”,“綠會”)一直以來,堅持以生態文明為指導,助力我國推進噪聲污染相關環境治理工作,曾在兩會議/提案建議會上就以海洋噪聲污染為代表的《噪聲污染防治法》建言獻策。中國綠發會國際部現將美國物理聯合會于2022年1月18日發表在Science X的噪聲治理的文章編譯如下,供感興趣的朋友了解、參考。

貓頭鷹作為安靜的飛行者得益于其獨特的雙翼(圖片來源:王先生/女士和劉先生/女士)
對于大多數飛機、無人機,以及風電渦輪而言,造成噪音的主要來源是機尾高速轉動的渦輪葉片。正因為如此,減少這一主要噪音來源成為了許多現代化都市治理噪音污染的主要目標之一。
在《流體物理學》中,來自中國西安交通大學的研究員們熱衷于向大自然學習,他們發現貓頭鷹擁有一雙獨特的翅膀,這些天生的飛行能手將會為科學家們提供減少飛行器機尾噪音的新思路。
本文原作者Xiaomin Liu提到,“這些‘夜貓子’同其他鳥類相比,在相同速度下飛行產生的噪音比其他鳥類低18個分貝。不僅如此,這些貓頭鷹在捕食獵物時,為了成為一名合格的隱形殺手,它們還會在行動中不斷改變飛行姿態···這些都是我們人類在研究降噪飛行器時可以學習的諸多自然模型。”
當空氣圍繞著機翼正反面完成回流時,機翼尾部就會發出噪音。
過去,為了處理大型機械設備所產生的噪音,人們往往采用鋸齒狀的渦輪葉片。然而,在實際應用當中,這一效果并不是完全的可靠。盡管目前刀鋒式渦輪葉片設計已經極為成熟,但相對應的降噪技術卻到了被卡在了瓶頸。傳統的鋸齒狀設計用以降噪的方法在實際應用中效果有限,人類需要全新的非光滑尾翼設計。或許,我們可以采用仿生技術來探索降噪新方式。
作者團隊采用了噪音循環和分析軟件來模擬理論狀態下“類貓頭鷹雙翼”的尾翼設計在降噪方面的貢獻。結果發現,這一模型可以改善尾翼周遭的氣體流運動情況,使之更加流暢,同時,他們還發現了一個有趣的現象:非對稱鋸齒狀設計要比對稱規整式的降噪效果更好。
因此,研究員們通過對貓頭鷹飛行狀態的實際觀察以及應用基礎仿生技術進行模擬飛行實驗,認為在不同條件下,機翼尾部的降噪措施也應該具有針對性;渦輪葉片在高速旋轉的過程中會處于極為復雜且變幻莫測的氣流環境中。研發人員下一步需要做的就是將多種特殊情況一一進行分析進而擬合出更加通用的降噪方案。或許,仿生技術會給我們答案。
本文由美國物理聯合會于2022年1月18日發表在Science X
原文鏈接:
https://phys.org/news/2022-01-owl-wing-aircraft-turbine-noise.html
譯/Kim 審/Lucy 編/angel
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