La forme des ailes de hibou, qui permet aux animaux de voler silencieusement, peut servir de base à la conception de profils aérodynamiques. Crédit : Wang et Liu
Le bord dentelé des ailes des hiboux les rend plus silencieux que les autres oiseaux, ce qui peut contribuer à la conception de profils aérodynamiques.
Le bruit du bord de fuite est la source dominante de bruit provenant des moteurs aéronautiques et des moteurs à turbine comme ceux des avions, des drones et des éoliennes. La suppression de cette pollution sonore est un objectif environnemental majeur pour certaines zones urbaines.
Sur le site Physique des fluides, par AIP Publishing, des chercheurs de l’université de Xi’an Jiaotong ont utilisé les caractéristiques des ailes de hibou pour informer la conception du profil et réduire de manière significative le bruit du bord de fuite.
“Les hiboux nocturnes produisent environ 18 décibels de bruit en moins que les autres oiseaux à des vitesses de vol similaires en raison de la configuration unique de leurs ailes”, a déclaré l’auteur Xiaomin Liu. “De plus, lorsque le hibou attrape une proie, la forme des ailes change aussi constamment, l’étude de la configuration du bord des ailes pendant le vol du hibou est donc d’une grande importance.”
Le bruit de bord de fuite est généré lorsque le flux d’air passe le long du dos d’un profil d’aile. L’écoulement forme une couche d’air turbulente le long des surfaces supérieure et inférieure du profil, et lorsque cette couche d’air repasse par le bord de fuite, elle disperse et rayonne le bruit.
Des études antérieures ont exploré les bords de fuite dentelés et ont constaté que les dentelures réduisaient efficacement le bruit des machines tournantes. Cependant, la réduction du bruit n’était pas universelle et dépendait fortement de l’application finale.
“À l’heure actuelle, la conception des aubes des turbomachines rotatives a progressivement évolué, mais la technologie de réduction du bruit est toujours dans un goulot d’étranglement”, a déclaré Liu. “Les capacités de réduction du bruit des structures conventionnelles en dents de scie sont limitées, et certaines nouvelles structures de bord de fuite non lisses doivent être proposées et développées pour exploiter davantage le potentiel de la réduction bionique du bruit.”
L’équipe a utilisé un logiciel de calcul et d’analyse du bruit pour mener une série d’études théoriques détaillées sur des profils aérodynamiques simplifiés dont les caractéristiques rappellent celles des ailes de chouettes. Ils ont appliqué leurs découvertes pour supprimer le bruit des machines rotatives.
L’amélioration des conditions d’écoulement autour du bord de fuite et l’optimisation de la forme du bord ont supprimé le bruit. Il est intéressant de noter que les dentelures asymétriques réduisent davantage le bruit que leurs homologues symétriques.
La réduction du bruit varie en fonction des conditions d’exploitation, les scientifiques ont donc souligné que les conceptions de profilés devaient être évaluées plus en détail en fonction de l’application spécifique.
Par exemple, les éoliennes ont des environnements de flux entrants complexes, qui nécessitent une technologie de réduction du bruit plus générale. L’examen des techniques de réduction du bruit sous l’influence de différents flux entrants rendrait leurs conclusions plus universelles.
Les chercheurs pensent que leur travail servira de guide important pour la conception des profils et le contrôle du bruit.
Référence : “Aeroacoustic investigation of asymmetric oblique trailing-edge serrations enlighted by owl wings” par Lei Wang et Xiaomin Liu, 18 janvier 2022, Physique des fluides.
DOI : 10.1063/5.0076272
