La cabeza de semilla de diente de león esponjosa, esa esfera blanca y viscosa que es realmente un grupo de semillas en filamentos tenues, enfurece a los jardineros, pero deleita a los físicos. Eso se debe a que esas semillas pueden brindar información clave sobre la física de los paracaídas, útil para diseñarpequeños drones o micro vehículos aéreos MAV.
Una colaboración interdisciplinaria de tres grupos que incluyen investigadores en dinámica de fluidos, micro fabricación y biomecánica en la Universidad de Edimburgo de Escocia presentará sus hallazgos sobre el tema en la 70ª reunión anual de la División de Dinámica de Fluidos de la Sociedad Americana de Física, celebrada el 19 de noviembre.21, en Denver, Colorado. Los investigadores revelan por qué, en números bajos de Reynolds, las reglas para los paracaídas grandes no se aplican a los dientes de león pequeños. El número de Reynolds, la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas, a menudo se usa en ingeniería para predecir silas condiciones de flujo serán turbulentas, un alto número de Reynolds o laminar. Aunque las reglas físicas y de diseño de los paracaídas artificiales son bien entendidas, hasta el esfuerzo del equipo de Edimburgo, el flujo alrededor del paracaídas en miniatura del diente de león no lo era.
La respuesta, según el miembro del equipo de investigación Cathal Cummins, está en el vórtice: "En nuestro trabajo, descubrimos el mecanismo de vuelo de una fruta de diente de león en paracaídas y revelamos un nuevo tipo de vórtice, responsable de su capacidad de vuelo", Cumminsdijo.
El trabajo se puede aplicar potencialmente a miniaturizar MAVs útiles para observación remota y dispersión en una variedad de aplicaciones, desde agricultura hasta exploración espacial, especialmente en condiciones peligrosas para los humanos. Sus trabajos comienzan con un modelo de paracaídas.
"Cuando los paracaidistas saltan desde lo alto de la atmósfera, hay muchas preguntas a considerar", dijo Cummins.
El diente de león ha desarrollado un paracaídas que aborda las consideraciones atmosféricas, llevando su semilla en un descenso lento y constante y con un uso mínimo de materiales. En términos de física, el paracaídas de diente de león ha evolucionado para lograr una alta resistencia sin sacrificar la estabilidad, y con muy pocomaterial: es 90 por ciento de espacio vacío. Esto lleva a cuadruplicar el coeficiente de arrastre en comparación con una membrana impermeable, como una sección del ala ". Nuestra investigación podría cambiar el paradigma en el diseño de pequeños volantes pasivos como los micro vehículos aéreos,"Dijo Cummins
Los modelos anteriores de la fruta del diente de león consideraban que cada filamento de paracaídas actúa de forma independiente, y que la fuerza de arrastre total suministrada por el paracaídas se puede encontrar sumando cada una de estas contribuciones.
"La realidad es muy diferente: la capacidad de vuelo del diente de león se ve reforzada por un 'efecto vecino' de filamentos cercanos, que actúan juntos para generar un vórtice toroidal separado STV a raíz del diente de león", dijo Cummins.
En el laboratorio, los investigadores demostraron que la construcción de un paracaídas en miniatura de baja porosidad conduce a una desestabilización de este STV y, por lo tanto, a un momento de giro que hace que la fruta gire. Al elegir un paracaídas altamente poroso, el diente de león permite el flujo de aire suficiente a través de sudosel para estabilizar este STV, eliminando este momento de giro. Al mismo tiempo, el coeficiente de arrastre del paracaídas es cuádruple al de uno de baja porosidad. "Nuestra investigación muestra que el paracaídas del diente de león es un ejemplo exquisito de que menos es más".Dijo Cummins
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por División de Dinámica de Fluidos de la American Physical Society . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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