Slimme veranderende oppervlakken minimaliseren de weerstand bij alle snelheden

Anonim

Slimme veranderende oppervlakken minimaliseren de weerstand bij alle snelheden

Wetenschap

Dario Borghino

26 juni 2014

3 afbeeldingen

In de low-drag-configuratie lijkt de "smorph " op een golfbal (Afbeelding: MIT)

Onderzoekers van het MIT hebben een slim gebogen oppervlak ontwikkeld dat naar believen kan morphen om de weerstand te verminderen, waardoor een reeks kleine, gelijkmatig verdeelde kuiltjes ontstaat die eruitzien als de buitenkant van een golfbal. Deze technologie zou kunnen worden gebruikt om orkaanschade op sommige openbare gebouwen te verminderen, evenals de aerodynamische en brandstofefficiëntie in auto's te verhogen.

Zowel wetenschappers als golfers weten al lang dat de kuiltjes aan de oppervlakte van een golfbal het mogelijk maken om de weerstand drastisch te verminderen en veel verder te reizen dan anders mogelijk zou zijn. Dit gebeurt omdat de kleine deuken de luchtstroom gedurende langere tijd in de buurt van het oppervlak van de bal houden, en dit vermindert de omvang van het zog of de zone van turbulentie wanneer de bal opstijgt.

In werkelijkheid zijn de zaken echter iets gecompliceerder dan dat. In recente jaren hebben diepgaande aerodynamische studies aangetoond dat de dimpels de weerstand alleen bij lagere snelheden verminderen. Naarmate u hogere snelheden bereikt, verdwijnt het voordeel van onregelmatigheden en wordt een glad oppervlak de beste manier om het zog te minimaliseren. Dat is de reden waarom de Brazuca-bal die in dit WK wordt gebruikt kuiltjes heeft op het oppervlak, maar F1-auto's niet.

Nu zijn onderzoekers bij MIT met het beste van beide werelden getrouwd door "smorphs, " te ontwikkelen, die zich slimmer maken en die hun soepelheid tijdens het werken kunnen afstemmen om de aërodynamische efficiëntie bij alle snelheden te maximaliseren.

Deze nieuwe oppervlakken kunnen hun configuratie in realtime wijzigen omdat ze zijn gemaakt met een meerlagig materiaal met een stijve huid en een zacht interieur. Wanneer lucht wordt onttrokken aan het binnenste van een klein bolvormig object dat is gemaakt van dit materiaal, krimpt het oppervlak enigszins en het oppervlak rimpelt, waardoor op regelmatige intervallen putjes ontstaan ​​die lijken op, en dezelfde aërodynamische voordelen hebben als golfballen.

De configuratie van het materiaal wordt geregeld door de druk binnenin de bal aan te passen, wat betekent dat de onderzoekers niet alleen de dimpels kunnen in- en uitschakelen, maar ook hun grootte nauwkeurig kunnen afstellen om de weerstand voor alle snelheden te minimaliseren.

"Smorphs " kan vooral nuttig zijn bij het bouwen van structuren die niet instorten of aanzienlijke schade oplopen bij het ondergaan van zeer hoge windsnelheden. Een voorbeeld kunnen de zogenaamde radomes zijn, de bolvormige, weerbestendige domes die radarantennes omsluiten. De onderzoekers zeggen dat de materialen ook kunnen worden gebruikt om de weerstand in auto's tot een minimum te beperken om de brandstofefficiëntie te maximaliseren.

Een paper gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials beschrijft het voorschot.

Je kunt een demonstratie van een "smorph " -oppervlak in actie zien in de onderstaande video.

Bron: MIT

In de low-drag-configuratie lijkt de "smorph " op een golfbal (Afbeelding: MIT)

Nieuw ontwikkelde 'smorph ' oppervlakken kunnen hun configuratie naar believen wijzigen om aerodynamische weerstand te minimaliseren (afbeelding: MIT)

Het materiaal kan worden gebruikt om radomes ondoordringbaar te maken voor orkaankrachtwinden (Afbeelding: US Navy)