Les pales tournantes des éoliennes et des drones font du bruit, tout comme les pales des avions et des hélicoptères. La majeure partie du nez qui apparaît lorsqu’un objet se déplace dans l’air provient du bord de fuite lorsque l’air circulant au-dessus et en dessous de l’objet se rencontre. Il en va de même pour le bruit que font les ailes d’un oiseau lorsqu’il survole – sauf, bien sûr, dans le cas des hiboux. Ils sont réputés pour pouvoir voler silencieusement.
Dans Dans le but de concevoir des profils aérodynamiques produisant moins de pollution sonore, des chercheurs de l’Université Jiaotong de Xi’an ont imité les caractéristiques des ailes de hibou pour élaborer une nouvelle conception de profil aérodynamique qui réduit considérablement le bruit du bord de fuite. Les détails de l’étude sont publiés aujourd’hui dans la revue Physique des Fluides.
« Les hiboux nocturnes produisent environ 18 décibels de moins que les autres oiseaux à des vitesses de vol similaires en raison de la configuration unique de leurs ailes », a déclaré Xiaomin Liu, co-auteur de l’étude. « De plus, lorsque le hibou attrape une proie, la forme des ailes change également constamment, de sorte que l’étude de la configuration du bord des ailes pendant le vol du hibou est d’une grande importance. »
Lorsque l’air circule au-dessus d’une surface en forme de profil aérodynamique, il forme une couche de turbulence. De même, l’air circulant en dessous forme également une couche de turbulence, et ces deux couches se rejoignent au bord de fuite de la structure. Lorsqu’ils se rencontrent et que l’air reflue à travers le bord de fuite, il disperse et émet du bruit.
Les plumes des ailes des hiboux forment un bord dentelé à l’extrémité arrière de l’aile, ce qui permettrait de minimiser les turbulences et le bruit associé. Des études antérieures ont exploré l’utilisation de bords de fuite dentelés et ont constaté que les dentelures réduisent efficacement le bruit des profils aérodynamiques en rotation. Cependant, la réduction du bruit n’était pas universelle et dépendait fortement de la manière dont le profil aérodynamique était utilisé.
« À l’heure actuelle, la conception des pales des turbomachines rotatives a progressivement mûri, mais la technologie de réduction du bruit reste encore confrontée à un goulot d’étranglement », a déclaré Liu. « Les capacités de réduction du bruit des structures en dents de scie conventionnelles sont limitées, et certaines nouvelles structures de bord de fuite non lisses doivent être proposées et développées pour exploiter davantage le potentiel de réduction du bruit bionique. »
Les chercheurs ont utilisé un logiciel de calcul et d’analyse du bruit pour mener une série d’études théoriques détaillées sur des profils aérodynamiques simplifiés présentant des caractéristiques rappelant les ailes d’un hibou. Ils ont appliqué leurs découvertes pour supprimer le bruit des machines tournantes.
L’étude a montré que l’amélioration des conditions d’écoulement autour du bord de fuite du profil aérodynamique et l’optimisation de la forme du bord supprimaient le bruit. Les experts ont également constaté que les dentelures asymétriques réduisaient davantage le bruit que les dentelures symétriques.
Cependant, l’ampleur de la réduction du bruit variait selon les différentes conditions d’exploitation, c’est pourquoi les scientifiques ont souligné que les conceptions des profils aérodynamiques devraient être évaluées plus en détail en fonction de l’application spécifique pour laquelle ils seraient utilisés.
Par exemple, les éoliennes ont des environnements de flux entrants complexes qui nécessitent une technologie plus générale de réduction du bruit. Examiner les techniques de réduction du bruit sous l’influence de différents flux entrants rendrait leurs conclusions plus universelles.
Les chercheurs pensent que leurs travaux serviront de guide important pour la conception des profils aérodynamiques et le contrôle du bruit à l’avenir.
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Par Alison Bosman, Espèces-menacées.fr Rédacteur
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