Un equipo de matemáticos ha determinado la forma de ala ideal para el vuelo de aleteo rápido, un descubrimiento que ofrece la promesa de mejores métodos para recolectar energía del agua, así como para mejorar la velocidad del aire.
El trabajo, que aparece en el diario Actas de la Royal Society A , se basa en una técnica que imita la biología evolutiva para determinar qué estructura produce el mejor ritmo.
"Podemos simular la evolución biológica en el laboratorio al generar una población de alas de diferentes formas, hacer que compitan para lograr el objetivo deseado, en este caso, la velocidad, y luego tener la mejor 'raza' de alas para hacer formas relacionadas quehacerlo aún mejor ", dice Leif Ristroph, profesor asistente en el Courant Institute of Mathematical Sciences de la Universidad de Nueva York y autor principal del artículo.
Al hacer estas determinaciones, los investigadores realizaron una serie de experimentos en el Laboratorio de Matemáticas Aplicadas de la Universidad de Nueva York. Aquí, crearon alas impresas en 3D que se batieron mecánicamente y corrieron unas contra otras, con los ganadores "reproduciéndose" mediante un algoritmo evolutivo o genéticopara crear volantes cada vez más rápidos.
Para imitar este proceso de reproducción, los investigadores comenzaron el experimento con 10 formas de ala diferentes cuyas velocidades de propulsión se midieron. El algoritmo luego seleccionó pares de las alas más rápidas "padres" y combinaron sus atributos para crear aún más rápido "hijas "que luego se imprimieron en 3D y se probaron. Repitieron este proceso para crear 15 generaciones de alas, y cada generación producía descendencia más rápido que la anterior.
"Este proceso de 'supervivencia del más rápido' descubre automáticamente un ala en forma de lágrima más rápida que manipula más eficazmente los flujos para generar empuje", explica Ristroph. "Además, porque exploramos una gran variedad de formas en nuestro estudio, estábamostambién capaz de identificar exactamente qué aspectos de la forma fueron los más responsables del fuerte desempeño de las alas más rápidas "
Sus resultados mostraron que la forma más rápida del ala tiene un borde posterior muy delgado, lo que ayuda a generar vórtices fuertes o flujos de remolino durante el aleteo. El ala deja un rastro de estos remolinos mientras empuja el fluido para impulsar hacia adelante.
"Vemos el trabajo como un estudio de caso y una prueba de concepto para una clase mucho más amplia de problemas complejos de ingeniería, especialmente aquellos que involucran objetos en los flujos, como racionalizar la forma para minimizar el arrastre de una estructura", observa Ristroph"Creemos que esto podría usarse, por ejemplo, para optimizar la forma de una estructura para cosechar la energía en las ondas de agua".
Los otros autores del artículo fueron Sophie Ramananarivo, becaria postdoctoral de la NYU en el momento del estudio y ahora en Ecole Polytechnique en París, y Thomas Mitchel, un estudiante universitario de la NYU en el momento del estudio y ahora en la Universidad Johns Hopkins.
Puede ver un video del proceso experimental y las conclusiones aquí: http://www.youtube.com/watch?v=ZCbZZ8OpP-g .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nueva York . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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