นกฮูกหรือนกเค้าแมว หนึ่งในนักล่าตัวฉกาจที่สามารถโจมตีเหยื่อได้เงียบที่สุดในโลก ซึ่งเบื้องหลังของพฤติกรรมลึกลับของสัตว์ชนิดนี้อยู่ที่โครงสร้างพิเศษของปีกที่ทำให้บินได้อย่างไร้เสียง และเคลื่อนไหวผ่านอากาศได้โดยที่ไม่ทำให้เกิดกระแสลม จากคุณสมบัตินี้เองได้เป็นแรงบันดาลใจให้นักวิทยาศาสตร์พัฒนานวัตกรรมที่เงียบสงัดสำหรับการสร้างพลังงานสะอาดและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
ภาพที่ 1 นกฮูก
ที่มา dannymoore1973/Pixabay
โครงสร้างที่ซับซ้อนของปีกในการทำให้อากาศไหลผ่านอย่างนุ่มนวลและช่วยกระจายเสียงเพื่อไม่ให้เหยื่อได้ยินเสียงจากการโจมตีนั้นเกี่ยวข้องกับลักษณะสำคัญได้แก่ ความยืดหยุ่นของขนแข็งที่มีลักษณะเป็นซี่หวีบริเวณขอบหน้าและขอบหลังของปีก และขนอ่อนนุ่มที่ปกคลุมบริเวณด้านบน และด้วยลักษณะข้างต้นศาตราจารย์ Hao Liu และทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัย Chiba ประเทศญี่ปุ่นจึงได้สร้างแบบจำลองของปีกขึ้นสำหรับการทดลองเพื่อทำความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับคุณสมบัตินี้ต่อแรงทางอากาศพลศาสตร์และการลดลงของเสียงรบกวน
ภาพที่ 2 คุณลักษณะที่สำคัญที่ช่วยลดเสียงรบกวนบนปีกของนกเค้าแมว
ที่มา J. W. Jaworski, I. Clark
ทีมนักวิจัยพบว่า ขนแข็งที่มีลักษณะเป็นรอยหยักบริเวณขอบด้านหน้าของปีกนกฮูกควบคุมการเปลี่ยนแปลงระหว่างการไหลของอากาศที่แปรปรวนและทิศทางลม จึงได้สร้างแบบจำลองของปีกที่ทั้งมีและไม่มีลักษณะของรอยหยักดังกล่าวเพื่อทำการทดสอบในการจำลองการไหลของอากาศขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นมาตรฐานแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการศึกษาการไหลของอากาศ รวมทั้งในอุโมงค์ลม (low-speed wind tunnel) ที่ใช้การวัดความเร็วของอนุภาคจากภาพถ่าย (PIV; Particle image velocimetry) และการวัดแรงในรูปแบบอื่นๆ ที่เป็นมาตรฐาน
ผลการทดลองปรากฏว่า แบบจำลองที่มีการเลียนแบบลักษณะของปีกส่วนหน้าของนกเค้าแมวสามารถควบคุมการเปลี่ยนแปลงระหว่างการไหลของอากาศที่คงที่และการไหลของอากาศที่แปรปรวนที่ไหลผ่านพื้นผิวด้านบนของปีกในบริเวณของมุมปะทะ (AOA; angles of attack) โดยเมื่อมุมปะทะกับอากาศมากว่า 15 องศา รอยหยักบริเวณด้านหน้าของปีกจะช่วยให้การปะทะของปีกกับการไหลของอากาศที่ไม่สม่ำเสมอและทิศทางลมเป็นไปอย่างราบรื่น เป็นผลให้เกิดเสียงที่เบาลงและมีประสิทธิภาพทางอากาศพลศาสตร์ที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตามมุมที่น้อยกว่า 15 องศา จะลดประสิทธิภาพทางอากาศพลศาสตร์ลงและก่อให้เกิดเสียงรบกวนตามมา
ภาพที่ 3 มุมปะทะ
ที่มา en.wikipedia.org/
สำหรับการนำแนวคิดนี้ไปใช้กับกังหันลมในฟาร์มลมขนาดใหญ่ ปีกเครื่องบิน หรือสิ่งอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องยังคงเป็นเรื่องที่ยังต้องมีการปรับปรุงและพัฒนาต่อไป แต่ด้วยพื้นฐานของเทคโนโลยีรูปแบบใหม่นี้อาจช่วยลดข้อโต้แย้งในเรื่องของเสียงรบกวนในชุมชนท้องถิ่นลงได้ หากต้องมีการสร้างฟาร์มลมในพื้นที่ที่ไม่ใช่พื้นที่นอกชายฝั่ง
แหล่งที่มา
Owl Wings Could Teach Us to Make Quieter Turbines And Aircraft. สืบค้นวันที่ 21 กันยายน 2560. จาก
https://www.sciencealert.com/how-owl-wings-could-teach-us-how-to-make-quieter-turbines-and-aircraft
Windpower's Future Rides On The Wings Of Owls And Dragonflies. สืบค้นวันที่ 21 กันยายน 2560. จาก
http://www.iflscience.com/physics/windpowers-future-rides-on-the-wings-of-owls-and-dragonflies/
Coating Inspired By Owl Wings Quiets Wind Turbines. สืบค้นวันที่ 21 กันยายน 2560. จาก
https://www.popsci.com/future-silent-owl-wing-inspired-wind-turbines
Silent Owl Wings. สืบค้นวันที่ 21 กันยายน 2560. จาก
https://www.eurekalert.org/multimedia/pub/64901.php
Angle of attack. สืบค้นวันที่ 21 กันยายน 2560. จาก
https://en.wikipedia.org/wiki/Angle_of_attack
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) กระทรวงศึกษาธิการ เป็นหน่วยงานของรัฐที่ไม่แสวงหากำไร ได้จัดทำเว็บไซต์คลังความรู้ SciMath เพื่อส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยีทุกระดับการศึกษา โดยเน้นการศึกษาขั้นพื้นฐานเป็นหลัก หากท่านพบว่ามีข้อมูลหรือเนื้อหาใด ๆ ที่ละเมิดทรัพย์สินทางปัญญาปรากฏอยู่ในเว็บไซต์ โปรดแจ้งให้ทราบเพื่อดำเนินการแก้ปัญหาดังกล่าวโดยเร็วที่สุด
The Institute for the Promotion of Teaching Science and Technology (IPST), Ministry of Education, a non-profit organization under the Thai government, developed SciMath as a website that provides educational resources in Science, Mathematics and Technology. IPST invites visitors to use its online resources for personal, educational and other non-commercial purpose. If there are any problems, please contact us immediately.
Copyright © 2018 SCIMATH :: คลังความรู้ SciMath. Terms and Conditions. Privacy. , All Rights Reserved.
อีเมล: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. (ให้บริการในวันและเวลาราชการเท่านั้น)