风涡轮降噪新思路：猫头鹰翼式设计 | 噪声治理

2021年12月24日，十三届全国人大常委会第三十二次会议通过了《中华人民共和国噪声污染防治法》。这部法律自2022年6月5日起施行。新法确立了噪声污染防治工作在新时期的总要求。在立法目的中体现推进生态文明建设与可持续发展等理念。

中国生物多样性保护与绿色发展基金会（简称“中国绿发会”，“绿会”）一直以来，坚持以生态文明为指导，助力我国推进噪声污染相关环境治理工作，曾在两会议/提案建议会上就以海洋噪声污染为代表的《噪声污染防治法》建言献策。中国绿发会国际部现将美国物理联合会于2022年1月18日发表在Science X的噪声治理的文章编译如下，供感兴趣的朋友了解、参考。

猫头鹰作为安静的飞行者得益于其独特的双翼（图片来源：王先生/女士和刘先生/女士）

对于大多数飞机、无人机，以及风电涡轮而言，造成噪音的主要来源是机尾高速转动的涡轮叶片。正因为如此，减少这一主要噪音来源成为了许多现代化都市治理噪音污染的主要目标之一。

在《流体物理学》中，来自中国西安交通大学的研究员们热衷于向大自然学习，他们发现猫头鹰拥有一双独特的翅膀，这些天生的飞行能手将会为科学家们提供减少飞行器机尾噪音的新思路。

本文原作者Xiaomin Liu提到，“这些‘夜猫子’同其他鸟类相比，在相同速度下飞行产生的噪音比其他鸟类低18个分贝。不仅如此，这些猫头鹰在捕食猎物时，为了成为一名合格的隐形杀手，它们还会在行动中不断改变飞行姿态···这些都是我们人类在研究降噪飞行器时可以学习的诸多自然模型。”

当空气围绕着机翼正反面完成回流时，机翼尾部就会发出噪音。

过去，为了处理大型机械设备所产生的噪音，人们往往采用锯齿状的涡轮叶片。然而，在实际应用当中，这一效果并不是完全的可靠。尽管目前刀锋式涡轮叶片设计已经极为成熟，但相对应的降噪技术却到了被卡在了瓶颈。传统的锯齿状设计用以降噪的方法在实际应用中效果有限，人类需要全新的非光滑尾翼设计。或许，我们可以采用仿生技术来探索降噪新方式。

作者团队采用了噪音循环和分析软件来模拟理论状态下“类猫头鹰双翼”的尾翼设计在降噪方面的贡献。结果发现，这一模型可以改善尾翼周遭的气体流运动情况，使之更加流畅，同时，他们还发现了一个有趣的现象：非对称锯齿状设计要比对称规整式的降噪效果更好。

因此，研究员们通过对猫头鹰飞行状态的实际观察以及应用基础仿生技术进行模拟飞行实验，认为在不同条件下，机翼尾部的降噪措施也应该具有针对性；涡轮叶片在高速旋转的过程中会处于极为复杂且变幻莫测的气流环境中。研发人员下一步需要做的就是将多种特殊情况一一进行分析进而拟合出更加通用的降噪方案。或许，仿生技术会给我们答案。

本文由美国物理联合会于2022年1月18日发表在Science X

原文链接：

https://phys.org/news/2022-01-owl-wing-aircraft-turbine-noise.html

译/Kim 审/Lucy 编/angel