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“偷師”大自然,ISEL來幫忙

發(fā)布日期:2020/6/16 訪問次數(shù):1770 來源:未知 作者:網(wǎng)站管理員

論仿生學(xué)

對人類進(jìn)步的促進(jìn)作用

       庚子年初,世紀(jì)蝗災(zāi)由也門興起,4000億只生存能力極強(qiáng)的沙漠蝗蟲以每天150公里的速度迅速卷亞非多國,東非、紅海地區(qū)和西亞各國都無法幸免,據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織估算,2020年中,多國將因此面臨糧食安全問題,預(yù)計1900萬人類將遭遇大饑荒,其中也包括阿三哥印度和中國的鐵哥們-巴基斯坦;而在國內(nèi),新冠病毒(SARS-CoV-2)來勢洶洶,新冠肺炎的確認(rèn)病例激增,已突破7萬人,盡管中國政府反應(yīng)迅速,出手果斷,武漢“封城”,全國人民集體“家里蹲”過年,但仍需數(shù)月才能結(jié)束這場沒有硝煙的人與病毒之戰(zhàn)。這兩起事件的罪魁禍?zhǔn)拙褪橇钊擞謵塾趾薜幕认x和蝙蝠。大自然又一次向人類展示了他的威嚴(yán)和不可侵犯。盡管如此,種種事實(shí)又證明大自然是人類最好的老師,人類許多高尖精技術(shù)都是從自然界“偷學(xué)”而來的。由此還產(chǎn)生了一門學(xué)科-仿生學(xué)。

       仿生學(xué),通俗講,就是從大自然中、從生物體上“偷師”,尋找思想靈感。將生物體的結(jié)構(gòu)、功能原理,廣泛應(yīng)用到軍事、工業(yè)、設(shè)計、醫(yī)學(xué)、建筑等領(lǐng)域。為了證明我們觀點(diǎn)的正確性,今天我們就來列舉幾個生動的例子。

蜻蜓--直升飛機(jī)


1:蜻蜓與中國直20系列直升機(jī)

      飛機(jī)的發(fā)明,并不是來源于蜻蜓,但卻靠蜻蜓改善了飛機(jī)的安全性能。在空氣動力學(xué)中有一種“顫振”現(xiàn)象,如果飛機(jī)飛行時不能消除這種現(xiàn)象,快速飛行時就會使機(jī)羽折斷,招致機(jī)毀人亡。蜻蜓翅端前緣有一塊色深加厚的部分,叫翅痣,它是保護(hù)薄而韌的蜻蜓翅膀快速震動卻不折損的關(guān)鍵,人們仿照翅痣,在飛機(jī)機(jī)羽上設(shè)計了加厚部分,于是戰(zhàn)勝了顫振,保證了快速型飛機(jī)的安全。

翠鳥--高速鐵路列車


2:翠鳥與高速鐵路列車

      在日本新干線高速列車最初高速行駛時,原有的子彈型頭部設(shè)計,因音爆效應(yīng)產(chǎn)生的噪音超過了環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。日本工程師從翠鳥的嘴巴上得到了靈感。翠鳥的長嘴呈流線型,向后部直徑逐漸增加,水流可以順暢地向后流動,扎向水中捕魚時只會濺起很少的水花。工程師據(jù)此對子彈車頭進(jìn)行重新改造后,車速比起原有設(shè)計提升了10%,而電力消耗卻降低了15%,同時噪音水平也有了顯著下降。

游隼--美國B-2隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)


3:游隼與美國B-2隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)

       綽號“幽靈”的B-2隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)是一種執(zhí)行戰(zhàn)略核/常規(guī)打擊任務(wù)的低可偵測性飛翼式轟炸機(jī)。這款正面呆萌、背面科幻的大殺器究竟應(yīng)用了多少仿生學(xué)原理,可能只有美國軍方自己知道。但你看它的側(cè)面(見圖3),跟游隼的相似度達(dá)到驚人的99.99%。

       在這些領(lǐng)域的研究過程中,都涉及到空氣動力學(xué)方面的測量,通過獲取詳細(xì)的速度和相關(guān)的流動特性可幫助工業(yè)設(shè)計師對飛行器或車輛的外型結(jié)構(gòu)(從飛機(jī)、高鐵、船舶、汽車到微型設(shè)備)進(jìn)行優(yōu)化。在這方面ISEL的粒子圖像測速(PIV)專用位移坐標(biāo)系統(tǒng)可提供專業(yè)化的服務(wù)。除此之外,伴隨著新的實(shí)驗(yàn)測量需求(長距離測量、定向追蹤測量,多點(diǎn)位測量、超高速測量、弧面、曲面測量及同步測量等),isel不斷開發(fā)新的位移坐標(biāo)系統(tǒng)(一維、二維、三維、多維和非標(biāo))。

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