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受鲨鱼启发,哈佛大学3D打

发布时间:2022-09-22 16:47:08浏览:6729点赞:

来自哈佛大学的研究人员已经转向了最凶猛的水下掠食者鲨鱼,为下一代飞机、无人机的风力涡轮机和汽车的设计提供了灵感。据研究人员介绍,鲨鱼皮可以为创造更多的空气动力学结构提供有价值的参考。

由哈佛大学进化生物学家的工程师以及南卡罗来纳大学成员组成的项目团队最近展示了3D打印的鲨鱼皮的能力,这种结构可以帮助迎来新一代空气动力学飞机,无人机和其他系统。这项工作已经发表在《皇家学会界面杂志》上。

该项目显示,鲨鱼和飞机实际上可能不像人们想象的那样不同。(可以肯定的是,我以前从来没有想到过这两者之间的关系。)“两者的设计都是为了有效地通过流体(水和空气),利用其身体的形状来产生升力并减少阻力。 不同之处在于,鲨鱼已以经过了大约4亿年的进化,而飞机只有100多年!

鲨鱼皮是特别的,虽然看起来很光滑,但实际上却覆盖着数以千计的细小鳞片,George Lauder教授把它和人类牙齿进行比较,这些小齿根据它们在鲨鱼身上的位置而具有不同的形状和大小。到目前为止,科学家们普遍认为,鲨鱼游动时齿状体鳞片的主要功能是减少阻力,所以现在哈佛大学的研究人员有理由相信,他们实际上可能为飞机进行改善和提升。

这个发现部分是通过3D打印来实现的,后者被用来重新创建一个用于各种实验的短链马齿。研究人员说,短翅鲨是漫游在海洋中的最快的鲨鱼之一,它有一种特殊的齿状,它们有三个隆起的隆起(如三叉戟)是值得注意的。哈佛大学研究人员使用微型CT扫描仪扫描鲨鱼的细齿,然后将三维细齿结构整合到弧形机翼结构上。这部分被称为翼型,然后进行3D打印并测试其空气动力学特性。

“机翼是所有空中设备的主要组成部分!”这项研究的第一作者哈佛大学博士生August August Domel说, “我们希望在翼型上测试这些结构,以此来衡量它们对升力和阻力的影响,以及是否能适用于各种空中设备(如无人机,飞机和风力涡轮机)的设计中。

研究人员在对水流槽内部的多个版本进行了广泛的3D打印测试后,发现齿状结构不仅减小了阻力,而且还有效地提高了升力。这个团队甚至把他们比作“大功率,低调的涡流发生器”,这种涡轮发动机被安装在大多数汽车和飞机上,并有助于改变车辆的空气流动来改善空气动力学。

3D扫描的细齿集成到翼型结构的表面上进行3D打印(图片:哈佛大学)

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