Rüzgar enerjisinden elektrik enerjisi üretimi için kullanılan rüzgar türbinlerinin olumsuz bir etkisi olarak kanat seslerinin rahatsız edici seviyede olması gösteriliyor. Bu sesi azaltmak için araştırmacılar doğayı inceleme ve taklit etme bilimi olan biyomimetikten yararlanıyor.
Daha sessiz rüzgar türbinlerinin tasarlanmasında bu defa doğadan ilhamını aldığımız canlı: Baykuş.
Birçok baykuş türü 1.6 kHz üzerindeki ses frekanslarında gürültüyü bastırarak etkili bir sessizlikte avlanabilir. Baykuşların uçuş akustiğini inceleyen ABD’deki Lehigh, Virginia Tech, Florida Atlantic Üniversitesi ve İngiltere’deki Cambridge Üniversitesi araştırmacılarından oluşan bir araştırma grubu rüzgar türbinleri, uçak, deniz gemileri ve hatta otomobillerin aerodinamik tasarımını iyileştirmek için bu sanal sessizliği gerçekleştiren mekanizmaları tespit etmek için çalışıyor.
Bu uluslararası araştırma grubu, aerodinamiği etkilemeden rüzgar türbini sesini 10 desibel azaltan, baykuş kanat yapısını taklit eden 3 Boyutlu (3B) baskılı kanat eki geliştirdi. Yapılan bilimsel deneyler ve teorik modellemeler sayesinde, bu araştırma grubu böyle bir tasarımın pürüzlülüğü ve pervane kenarındaki gürültüyü nasıl azalttığını araştırdı. Özellikle rüzgar hızının düşük olduğu çalışma zamanlarında, yani pervanelerin yavaş döndüğü zamanlarda çıkan gürültü fazladır. Kanat gürültüsünü azaltmanın, rüzgar türbinlerinin ötesinde uygulama alanları da vardır. Bu tasarım, otomobil kapısı ve pencere boşlukları boyunca hava sızıntısıyla oluşan gürültü gibi diğer aerodinamik sorunlarda da uygulanabilir.
Avrasyalı kartal baykuşu (a,b) büyük gri baykuş (Strix nebulosi) (c) ve kar baykuşu (Bubo scandiacus) (d) . Image: Ian A.Clark/Conor A. Daly/William Devenport/W .Nathan Alexander/Nigel Peake/Justin W. Jaworski/Stewart Glegg
Araştırmacılar, özellikle birçok baykuşun üst kanat yüzeyini oluşturan kadifemsi yapıyı incelediler. Tüyler başlangıçta bağlı oldukları uzun sert boru şeklindeki yapıya dik konumdayken, daha sonra akış yönünde bükülerek uçları kenetlenmiş bir kanopi (saçak) oluştururlar. Bu yapı, yüksek frekanslı ses üreten yüzey basıncını azaltır. Havayı birden kesmek yerine parçalara ayrılmasını sağlayan yapı, sistemin daha sessiz çalışmasını sağlar.
Araştırmacılar bu etkiyi fark ettikten sonra kanata yapıştırılabilen, küçük finletlerden (yüzgeçler) oluşan, 3B baskılı bir plastik geliştirdi. Bu yapı mevcut bir kanat tasarımına uyarlanabilir ve gürültüyü bastırmak için diğer gürültü azaltma stratejileri ile birlikte kullanılabilir.
Araştırma grubunun başında bulunan Lehigh Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü’nde Dr. Justin W. Jaworski çalışma hakkında: “Tasarımlarımızın en etkili olanı bir baykuş kanadının kıvrımlı liflerini taklit ediyor. Baykuş kanat yüzeyinin kanopisi gürültülü akışı itiyor. Tasarımımız, çapraz lifler olmadan bunu taklit edebiliyor.” açıklamasını yaptı.
Burak Kesayak
Ondokuz Mayıs Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği
Kuark Bilim Topluluğu Popüler Bilim Yayın Grubu
Endüstri 4.0
Kaynak: engineering.com
