フクロウは、最も静かな場所でも音を立てずに飛ぶことができる魅力的な生き物です。彼らの翼は飛行中に騒音を立てず、その卓越した聴覚能力を利用して、探知されずに獲物を正確に見つけることができます。このユニークな能力は多くの要因に依存しており、長い間熱い研究対象となってきました。

研究により、音を立てずに飛行する能力とフクロウの微小縞の存在との間に関連性があることが判明した翼。これらの後縁 (TE) 縞は、翼のフラップによって引き起こされる空気の動きによって生成される騒音を抑制する上で重要な役割を果たします。

これらの縞を研究することは、流体機械によって引き起こされる騒音を低減するための有望な方法の開発につながる可能性があります。多くの研究では、平板や翼を使用してこれらの縞を評価していますが、羽毛の相互作用や本物のフクロウの翼のさまざまな翼の特徴に対するその正確なメカニズムと影響は不明のままでした。

静かなフクロウの羽の秘密を解明するために、Hao Liu教授は、日本の千葉大学大学院工学研究科のJaixin Rong博士、千葉大学大学院理学研究科のYajun Jiang博士と村上雅史博士を含む同僚とともに調査を行った。TE フリンジがフクロウの羽の音と空力性能の両方にどのように影響するか。

彼らの研究の背後にある動機について尋ねられたとき、リュー教授は次のように述べています。「多くの研究者による多大な努力にもかかわらず、フクロウがどのようにして静かな飛行を実現するのかは依然として未解決の問題です。彼らの静かな飛行におけるTEフリンジの正確な役割を理解することで、私たちは応用できるようになります。」実用的な低騒音流体機械の開発に貢献します。」彼らの発見は、出版された日記でバイオインスピレーションとバイオミメティクス2023 年 11 月 17 日。

フクロウの羽がどのように機能するかを理解するために、研究チームは、すべての幾何学的特徴を備えた本物のフクロウの羽の 2 つの 3 次元モデル (1 つは TE フリンジのあるもの、もう 1 つはないもの) を構築しました。彼らはこれらのモデルを使用して、大渦シミュレーションの方法と Ffowcs – Williams – Hawkings のアナロジーを組み合わせた流体シミュレーションを実行しました。シミュレーションは、本物のフクロウの滑空飛行の速度で行われました。

シミュレーションの結果、TE フリンジにより、特に高迎え角でのフクロウの羽の騒音レベルが低減され、フリンジのないフクロウの羽と同等の空力性能が維持されることが明らかになりました。研究チームは、TE フリンジが気流に影響を与える 2 つの相補的なメカニズムを特定しました。

まず、フリンジは後縁の渦を分割することで気流の変動を低減します。第二に、翼端の羽根間の流れの相互作用が減少し、翼端渦の放出が抑制されます。これらのメカニズムは相乗的に TE フリンジの効果を強化し、空力生成と騒音低減の両方を向上させます。

Liu教授は、「私たちの研究結果は、TEフリンジとさまざまな翼の特徴の間の複雑な相互作用の効果を実証しており、ドローン、風力タービン、プロペラ、さらには空飛ぶ自動車などの実際の用途において、騒音を低減するためにこれらのフリンジを使用することの有効性を強調しています。」」

全体として、この研究は、無音飛行における TE フリンジの役割についての理解を深めます。フクロウそして、それは生体模倣デザインを刺激し、低コストの開発につながる可能性があります。ノイズ流体機械。

詳細情報:Jiaxin Rong et al、後縁フリンジにより、フクロウの翼モデルにおける堅牢な空力生成と騒音抑制が可能になります。バイオインスピレーションとバイオミメティクス（2023年）。DOI: 10.1088/1748-3190/ad0aa9