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 los búhos.alas.Estas franjas 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 estas franjas puede conducir al desarrollo de métodos prometedores para reducir el ruido causado por la maquinaria fluida.Si bien muchos estudios han evaluado estas franjas 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, el profesor Hao Liu y sus colegas, entre ellos el Dr. Jaixin Rong de la Escuela de Graduados en Ingeniería y el Dr. Yajun Jiang y el Dr. Masashi Murakami de la Escuela de Graduados en Ciencias de la Universidad de Chiba en Japón, investigaronCómo las franjas 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: "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 las franjas TE en su vuelo silencioso nos permitirá aplicarellos en el desarrollo de maquinaria de fluidos práctica y silenciosa".Sus hallazgos fueronpublicadoen el diarioBioinspiración y biomiméticael 17 de noviembre de 2023.

Para entender cómo funcionan las alas de un búho, el equipo construyó dos modelos tridimensionales de un ala de búho real, uno con y otro sin flecos TE, 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 FfowcsâWilliamsâHawkings.Las simulaciones se realizaron a la velocidad del vuelo de aproximación de un búho real.

Las simulaciones revelaron que las franjas 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 las franjas TE influyen en el flujo de aire.

Primero, las franjas 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 las franjas TE, mejorando tanto la producción de fuerza aerodinámica como la reducción del ruido.

El profesor Liu dice: "Nuestros hallazgos demuestran el efecto de interacciones complejas entre las franjas TE y las diversas características del ala, destacando la validez del uso de estas franjas para reducir el ruido en aplicaciones prácticas como drones, turbinas eólicas, hélices e incluso automóviles voladores."

En general, este estudio profundiza nuestra comprensión del papel de las franjas TE en el vuelo silencioso debúhosy puede inspirar diseños biomiméticos que podrían conducir al desarrollo deruidomaquinaria fluida.

Más información:Jiaxin Rong et al, Las franjas del borde de salida permiten una sólida producción de fuerza aerodinámica y supresión de ruido en un modelo de ala de búho,Bioinspiración y biomimética(2023).DOI: 10.1088/1748-3190/ad0aa9