Newswise — Ang mga kuwago ay mga kamangha-manghang nilalang na maaaring lumipad nang tahimik sa ilan sa mga pinakatahimik na lugar. Ang kanilang mga pakpak ay hindi gumagawa ng ingay habang lumilipad, na nagbibigay-daan sa kanila upang tumpak na mahanap ang kanilang biktima gamit ang kanilang pambihirang kakayahan sa pandinig habang nananatiling hindi natukoy. Ang natatanging kakayahan na ito ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan at matagal nang naging mainit na paksa ng pananaliksik.
Natuklasan ng mga pag-aaral ang mga kaugnayan sa pagitan ng kakayahang lumipad nang tahimik at ang pagkakaroon ng mga micro-fringes sa mga pakpak ng kuwago. Ang trailing-edge (TE) fringes na ito ay gumaganap ng mahalagang papel sa pagsugpo sa ingay na dulot ng wing flap-induced air movement.
Ang pag-aaral sa mga palawit na ito ay maaaring humantong sa pagbuo ng mga promising na pamamaraan upang mabawasan ang ingay na dulot ng likidong makinarya. Habang sinuri ng maraming pag-aaral ang mga palawit na ito gamit ang mga flat plate at airfoil, ang kanilang eksaktong mekanismo at epekto sa mga pakikipag-ugnayan ng mga balahibo at ang iba’t ibang mga tampok ng pakpak sa mga tunay na pakpak ng kuwago ay nanatiling hindi kilala.
Upang malutas ang mga lihim ng silent owl wings, si Propesor Hao Liu kasama ang kanyang mga kasamahan, kabilang si Dr. Jaixin Rong mula sa Graduate School of Engineering at Dr. Yajun Jiang at Dr. Masashi Murakami mula sa Graduate School of Science sa Chiba University sa Japan, ay nag-imbestiga kung paano naiimpluwensyahan ng TE fringes ang tunog at aerodynamic na pagganap ng mga pakpak ng kuwago.
Nang tanungin tungkol sa motibasyon sa likod ng kanilang pag-aaral, sinabi ni Prof. Liu, “Sa kabila ng maraming pagsisikap ng maraming mananaliksik, kung paano talaga nakakamit ng mga kuwago ang tahimik na paglipad ay isang bukas na tanong pa rin. Ang pag-unawa sa tiyak na papel ng TE fringes sa kanilang tahimik na paglipad ay magbibigay-daan sa amin na mailapat ang mga ito sa pagbuo ng praktikal na mababang-ingay na makinarya ng likido.” Ang kanilang mga natuklasan ay nai-publish sa journal Bioinspiration at Biomimetics noong Nobyembre 17, 2023.
Upang maunawaan kung paano gumagana ang mga pakpak ng kuwago, gumawa ang koponan ng dalawang three-dimensional na modelo ng isang tunay na pakpak ng kuwago—isa na may at ang isa ay walang TE fringes—kasama ang lahat ng mga geometric na katangian nito. Ginamit nila ang mga modelong ito upang magsagawa ng fluid flow simulation na pinagsama ang mga pamamaraan ng malalaking eddy simulation at ang Ffowcs-Williams-Hawkings analogy. Ang mga simulation ay isinagawa sa bilis ng gliding flight ng diskarte ng isang tunay na kuwago.
Ang mga simulation ay nagsiwalat na ang TE fringes ay nagbawas ng mga antas ng ingay ng mga pakpak ng kuwago, lalo na sa matataas na anggulo ng pag-atake, at napanatili ang aerodynamic na pagganap na maihahambing sa mga pakpak ng kuwago na walang mga palawit. Tinukoy ng koponan ang dalawang pantulong na mekanismo kung saan naiimpluwensyahan ng TE fringes ang daloy ng hangin. Una, binabawasan ng mga palawit ang pagbabagu-bago sa daloy ng hangin sa pamamagitan ng paghiwa-hiwalay sa mga sumusunod na vortex. Pangalawa, binabawasan nila ang mga interaksyon ng daloy sa pagitan ng mga balahibo sa dulo ng pakpak, at sa gayo’y pinipigilan ang pagdanak ng mga vortice sa dulo ng pakpak. Synergistically, ang mga mekanismong ito ay nagpapahusay sa mga epekto ng TE fringes, na nagpapahusay sa parehong aerodynamic force production at noise reduction.
Binibigyang-diin ang kahalagahan ng mga resultang ito, sinabi ni Prof. Liu, “Ang aming mga natuklasan ay nagpapakita ng epekto ng mga kumplikadong pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga gilid ng TE at ng iba’t ibang mga tampok ng pakpak, na nagbibigay-diin sa bisa ng paggamit ng mga palawit na ito para sa pagbabawas ng ingay sa mga praktikal na aplikasyon tulad ng mga drone, wind turbine , propeller at maging mga lumilipad na sasakyan.”
Sa pangkalahatan, pinalalalim ng pag-aaral na ito ang aming pag-unawa sa papel ng TE fringes sa tahimik na paglipad ng mga kuwago at maaaring magbigay ng inspirasyon sa mga biomimetic na disenyo na maaaring humantong sa pagbuo ng mababang-ingay na makinarya ng likido.
Tungkol kay Propesor Hao Liu
Si Dr. Hao Liu ay isang Propesor sa Graduate School of Engineering sa Chiba University, Japan. Pinamunuan ni Prof. Liu ang Center for Aerial Intelligent Vehicles sa Chiba University. Nakuha niya ang kanyang Ph.D. mula sa Yokohama National University noong 1992. Si Prof. Liu ay mayroong mahigit 600 publikasyon at 11,200 pagsipi sa kanyang pangalan (Google Scholar). Isa siya sa nangungunang 2% na siyentipiko sa mundo, ayon sa Stanford University (2023). Kasama sa kanyang mga interes sa pananaliksik ang biomechanics, biomimetics, at bio-inspired na engineering.