Hidrofólios imitam barbatanas de baleia para reduzir cavitação e ruído

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/12/2022

O projeto bioinspirado terá impacto em inúmeras aplicações, das hélices de navios a novas técnicas para geração de eletricidade.
[Imagem: Rafat I. A. Simanto et al. - 10.1063/5.0127170]

Cavitação

Um dos maiores problemas enfrentados pelos projetistas de hélices e turbinas subaquáticas é a cavitação.

Na superfície das bordas móveis, grandes quedas de pressão podem resultar em uma vaporização repentina do fluido, o que leva não somente à perda de eficiência, mas também a danos estruturais graves, com as bolhas de ar destruindo hélices de navios e tubulações.

A cavitação também é uma das principais causas de poluição sonora subaquática, que prejudica a vida selvagem e danifica os ecossistemas.

Os engenheiros já haviam descoberto que a criação de pequenas protuberâncias nas extremidades das estruturas melhoram a eficiência dos hidrofólios, o equivalente a um aerofólio, mas projetado para funcionar na água - eles são usados não apenas em embarcações, mas também em técnicas de geração de eletricidade que dispensam represar os rios.

Rafat Simanto e colegas da Universidade Nacional Chungnam, na Coreia do Sul, decidiram então testar se as protuberâncias nos hidrofólios também poderiam ajudar a minimizar a cavitação.

O estudo permitiu definir qual o melhor projeto para melhorar cada aspecto envolvido, da cavitação ao ruído.
[Imagem: Rafat I. A. Simanto et al. - 10.1063/5.0127170]

Projeto biomimético

Usando um túnel de cavitação, a equipe submeteu uma coleção de hidrofólios com diferentes formas de protuberância a uma variedade de condições e analisaram os resultados.

Eles descobriram que um design de hidrofólio que copia as protuberâncias das barbatanas da baleia jubarte produz efeitos positivos dramáticos.

As protuberâncias direcionam o fluxo de água para as calhas que se formam entre as protuberâncias, fazendo com que a cavitação seja reduzida em até 60%.

"Em nosso experimento, nós modificamos a extremidade dos modelos de hidrofólio com protuberâncias senoidais," explicou o professor Byoung-Kwon Ahn, coordenador da equipe. "De acordo com nossas observações, as protuberâncias nos bordos de ataque podem efetivamente suprimir tanto a cavitação quanto o ruído."

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