Hidrofólios imitam barbatana de baleia para reduzir cavitação e ruído

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

(Inovação Tecnológica)

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Bibliografia:

Rafat I. A. Simanto, Ji-Woo Hong, Ki-Seong Kim, Byoung-Kwon Ahn, Suyong Shin, “Experimental investigation on cavitation and induced noise of two-dimensional hydrofoils with leading-edge protuberances”, Physics of Fluids, vol. 34, 124115; DOI: 10.1063/5.0127170