自然界对地磅控制器的影响
来源:未知 作者:姚笛 点击次数:
华为大学最近的项目展示了自然界对工程发展的影响,该项目是一种模仿白杨树叶可高度摇动的风的捕风装置,可能会增强我们为火星漫游者提供动力的方式。直到最近,阿斯彭树叶微风拂面的性质仍然鲜为人知,因此毫不奇怪,它一直激起了地磅遥控器研发工程师的兴趣,尤其是华威大学(UW)的研究人员江一燕(Sam Tucker Harvey)研究的主要作者和工程博士学位),马苏博士和姚笛博士。这三位科学家每年都会邀请大学生学习这种现象奥秘,因此他们最近亲自研究了这一现象。他们于2019年3月在《应用物理学快报》上发表了他们的发现。因此,让我们看一下地磅控制器研究背后的设计创新,然后最终探究为何这一突破有一天可以为火星漫游者提供动力。
阿斯彭叶力学,同样,自然的意图是白杨树叶在微风中颤抖。这是因为它们的频繁移动使它们的感光器(例如叶绿素)在光合作用过程中不受不可处理的日照水平的损害。从电子秤遥控器结构上讲,这种防御机制是通过每个白杨叶的叶柄独特而均匀的平坦度实现的。将叶子连接到茎上的茎。这意味着没有正常植物叶片的比较坚硬,其弯曲和渐缩的形状使它们更加不可动摇:即,只能在风向弯曲叶片,这与白杨叶片颤动的独特反应相反。不加选择地。前一种品质的确可以为结构力学提供信息,而后者的品质,尤其是其动能的影响和整体弹性,则可以使之适用于电气和动力工程,甚至适用于航空航天。将自然设计转化为人造设计,现在出现了一个问题:“自然的白杨树叶及其特性如何转化为人造设计?”威斯康星大学研究人员的植物生命灵感和模型的另一个优势是,它通过叶片面对风的流动。垂直于其叶柄(见下图)。除了对这种垂直的气流建模之外,地磅遥控器工程师还根据植物的数学模型,试图通过用狭窄的悬臂梁代替其平的叶柄,并用弯曲的叶片尖端代替叶片来模仿叶片的独特解剖结构。圆形横截面。
结果是,该设备比起长方体形状(因此具有较少的空气动力学形状)的传统能量收集设备,其可比性更强于机翼(考虑螺旋桨的形状和性能)。上图显示前者(右)在后者(左)旁边。为了详细说明上述机翼设计,特别是与上图所示的白杨树叶式EHD的曲率有关,它由顶部曲线(上弯度)形成,比
地磅顶部底部(下弯度)更明显。这是为了确保在到达翼型的底部(后缘)时,有减速的气流被引导到相对较快的气流中。由于牛顿的第三定律(每个动作都具有相等且相反的反应),因此,后一种力量被推向前一种力量,以提供升力和推进力。