Smarta morfande ytor minimerar dragningen vid alla hastigheter

Anonim

Smarta morfande ytor minimerar dragningen vid alla hastigheter

Vetenskap

Dario Borghino

26 juni 2014

3 bilder

I sin låga dragkonfiguration ser "smorph " ut som en golfboll (Bild: MIT)

Forskare vid MIT har utvecklat en smart krökt yta som kan morph på vila för att minska drag, vilket genererar en serie små, jämnt fördelade dimples som gör att den liknar utsidan av en golfboll. Denna teknik kan användas för att minska orkanskador på vissa offentliga byggnader, samt öka aerodynamisk och bränsleeffektivitet i bilar.

Forskare och golfare har länge känt att dimplen på ytan av en golfboll gör det möjligt att drastiskt minska drag och resa mycket längre än vad som annars skulle vara möjligt. Detta händer eftersom de små bulkarna håller luftflödet nära kulaytan under en längre tid, och detta minskar storleken på kölvattnet eller turbulenszon när bollen tar av.

I själva verket är saker dock lite mer komplicerade än det. Under de senaste åren har djupgående aerodynamiska studier visat att dimplen reducerar drag endast vid lägre hastigheter. När du flyttar mot snabbare hastigheter försvinner fördelen med oegentligheter och en jämn yta blir det bästa sättet att minimera kölvattnet. Det är anledningen till att Brazuca bollen som används i denna VM har dimples på dess yta, men F1 bilar gör det inte.

Nu har forskare vid MIT gift sig med bäst av båda världarna genom att utveckla "smorphs, " smart morphingytor som kan stämma sin jämnhet i flygningen för att maximera aerodynamisk effektivitet vid alla hastigheter.

Dessa nya ytor kan ändra sin konfiguration i realtid eftersom de är gjorda med ett flerskiktigt material med en hård hud och en mjuk inredning. När luften extraheras från insidan av ett litet sfäriskt föremål gjord av detta material, krymper ytan något och ytan rynker, vilket skapar dimples med jämna mellanrum som liknar och har samma aerodynamiska fördelar som golfbollar.

Materialets konfiguration styrs genom att justera trycket inuti bollen, vilket innebär att forskarna inte bara kan slå dimplarna av och på, men också ställa in deras storlek exakt för att minimera drag för alla hastigheter.

"Smorphs " kan vara särskilt användbara vid byggande av strukturer som inte kommer att kollapsa eller medföra betydande skador när de står inför väldigt höga vindar. Ett exempel kan vara de så kallade radomerna, de sfäriska, väderbeständiga kupolerna som omsluter radarantenner. Forskarna säger att materialen också kan användas för att minimera drag i bilar för att maximera bränsleeffektiviteten.

Ett papper publicerat på tidskriften Advanced Materials beskriver förskottet.

Du kan se en demonstration av en "smorph " yta i åtgärd i videon nedan.

Källa: MIT

I sin låga dragkonfiguration ser "smorph " ut som en golfboll (Bild: MIT)

Nyutvecklade 'smorph ' ytor kan ändra sin konfiguration vid behov för att minimera aerodynamiskt drag (Bild: MIT)

Materialet kan användas för att göra radomer ogenomträngliga för orkanstyrka (Bild: US Navy)