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【視野】從座頭鯨身上找風(fēng)力發(fā)電的靈感

   2015-12-04 煎蛋 2510
核心提示:想象某天天氣晴朗,你開著小汽車出門,你愜意的將手伸出窗外,溫柔的和風(fēng)從指間滑過,將手并攏,風(fēng)吹過手心,形成一股向上的托舉力。就是這種

想象某天天氣晴朗,你開著小汽車出門,你愜意的將手伸出窗外,溫柔的和風(fēng)從指間滑過,將手并攏,風(fēng)吹過手心,形成一股向上的托舉力。

就是這種力量,使得飛機在空中翱翔,帶動風(fēng)車的葉片旋轉(zhuǎn)。為了提升這些人造科技產(chǎn)品在空中的可操作性,科學(xué)家們希望借助來自海洋的專家——座頭鯨——的力量。

不像其他鯨魚,座頭鯨不僅僅靠捕食磷蝦生存,他們除了張開大嘴,游向甲殼綱的動物,去吃個飽;還會捕食魚類。要知道魚類要比小蝦小蟹靈活許多,要想吃到這種美味,座頭鯨需要能夠完成急轉(zhuǎn)彎,這對這種巨型海洋生物而言可不是一件簡單的事情。

據(jù)西切斯特大學(xué)的生物學(xué)家FrankFish介紹,為了能夠完成快速的轉(zhuǎn)向,座頭鯨要防止自身的鰭產(chǎn)生的阻力。如果一頭鯨魚需要完成一次急轉(zhuǎn),他需要更多的上升力,從而從更高的角度對魚群發(fā)動一次攻擊。但是如果這個角度變得太大,他的移動就會兜上一個大圈子。

座頭鯨擅用自己的鰭制造上升力,從而發(fā)動一次急轉(zhuǎn)攻擊魚群。這得益于他們的鰭尖端的結(jié)節(jié)(tubercles)結(jié)構(gòu)。

Fish教授和他的團隊分別設(shè)計了帶有類似結(jié)節(jié)結(jié)構(gòu)的鰭和沒有結(jié)節(jié)的鰭,并在NavalAcademy的風(fēng)動對比測試了兩類結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,這種結(jié)果能夠形成失速延遲(delaystall),從而導(dǎo)致了攻擊角度增長42%。

這種結(jié)構(gòu)如果安裝在風(fēng)車、風(fēng)扇、沖浪板,甚至水上飛機的相關(guān)結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮類似的效果。類似于獲得更高的攻擊角度,如果能過獲得更高的升力,就能獲得更多的能量。這一點對發(fā)動機而言尤為重要,當(dāng)風(fēng)車受到來自兩個不同方向的風(fēng)力影響,兩股力量作用在風(fēng)車的葉片上,會導(dǎo)致葉片失速,具體到某個點上甚至?xí)毫讶~片。為了防止這種情況,我們只能將風(fēng)車的葉片的偏轉(zhuǎn)角設(shè)計的很小,這樣發(fā)電效率就會比較低。如果采用結(jié)節(jié)結(jié)構(gòu),風(fēng)扇能夠獲得更大的升力,讓電機轉(zhuǎn)的更快,獲得更大的發(fā)電量,同時保證風(fēng)車的安全。

 
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