Veel soorten uilen kunnen jagen zonder door hun prooi te worden gehoord door het geluid van hun vleugels te onderdrukken bij geluidsfrequenties boven 1,6 kilohertz (kHz), inclusief het bereik waarop het menselijk gehoor het gevoeligst is.

De porositeit van de uilenvleugels (de kwaliteit waardoor lucht weerstandig door de vleugels kan stromen) helpt bij het onderdrukken van geluid. Talrijke aero-akoestische studies hebben het effect van vleugelporositeit onderzocht, geïnspireerd door de rustige verenkleedkenmerken van uilen. Echter, er is veel minder bekend over de invloed van vleugelporositeit op de aerodynamica van deze vleugels, die waarschijnlijk concurreert met de akoestische voordelen van porositeit.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van Lehigh University hebben precies de aerodynamische belastingen op een draagvleugel geformuleerd en opgelost, of 2-D vleugelachtige structuur. Hun wiskundige formule gebruikt willekeurige realistische porositeitsverdelingen, die kan worden gebruikt in combinatie met een aero-akoestische theorie, om de aerodynamische/aero-akoestische afweging van poreuze vleugelontwerpen te bepalen. Het werk is beschreven in een paper dat zal worden gepubliceerd in Proceedings van de Royal Society A:Mathematisch, Fysische en technische wetenschappen genaamd "De gestage aerodynamica van vleugelprofielen met porositeitsgradiënten."

Het werk kan uiteindelijk worden gebruikt om door de mens gemaakt aerodynamisch ontwerp van windturbines en gespecialiseerde vliegtuigen of autonome drones te verbeteren.

"Verkennend experimenteel werk door andere onderzoekers heeft het geluid en de aerodynamica gemeten van vleugelprofielen die zijn gemaakt van verschillende poreuze materialen over een reeks stroomsnelheden, " zei Justin W. Jaworski, assistent-professor werktuigbouwkunde en mechanica en co-auteur van het papier. "Ons werk generaliseert de bestaande theorie om resultaten op te leveren voor willekeurige porositeitsverdelingen langs het draagvlak en produceert een porositeitsparameter die alle experimentele gegevens in een enkele curve samenvouwt."

Hij voegt eraan toe:"Ons algemene resultaat - een enkele, expliciete uitdrukking die het centrale wiskundige probleem oplost zonder benadering - heeft het potentieel om te worden geïntegreerd in het aerodynamische/aero-akoestische ontwerp van de vleugels en bladen van kleine luchtvoertuigen, windturbines, of drones die hun geluidsvoetafdruk met passieve middelen willen minimaliseren."

Volgens Jaworski, de wiskundige analyse van het team was gebaseerd op de klassieke aerodynamische theorie. interessant, de belangrijkste informatie om een ​​exact resultaat te verkrijgen met algemene porositeitsverdelingen kwam uit een oude Russische tekst.

"Misschien het meest verrassende was de ontdekking dat het wiskundige probleem zeer algemeen kon worden geformuleerd en in gesloten vorm kon worden opgelost zonder toevlucht te nemen tot onnodige benaderingen, " zei Rozhin Hajian, co-auteur van het papier en een werktuigbouwkundige promovendus bij Lehigh.

Met behulp van hun formule, de resultaten voor de drukverdeling op een vleugel van een gegeven beschrijving van de porositeit en kromming van een vleugelsectie kunnen expliciet worden bepaald aan de hand van een enkele vergelijking - een hulpmiddel dat van groot belang kan zijn voor ontwerpers die ruis willen minimaliseren en tegelijkertijd de aerodynamische eigenschappen maximaliseren.

"Het feit dat ons resultaat expliciet en in gesloten vorm is voor willekeurige porositeitsverdelingen, maakt het gemakkelijk te implementeren in analyses van aerodynamica versus aero-akoestiek om te anticiperen of een bepaald porositeitsontwerp al dan niet effectief zal zijn voor een bepaalde toepassing, ' zei Jaworski.