L’ala generata in mniera algoritmica in 15 generazioni e poi stampatain 3d alla New York University

Evoluzione dell’ala stampata in 3D per un volo più veloce

I matematici della New York University hanno stampato 15 generazioni di modelli di ali allevate algoritmicamente per determinare quali forme fossero le migliori . Quando un’ala si agita, i vortici sono generati sul bordo d’attacco e il bordo della coda dell’ala e l’interazione di quei vortici determinano l’efficienza dell’ala. Per elaborare il miglior design, il team ha esaminato l’evoluzione biologica.

“Possiamo simulare l’evoluzione biologica in laboratorio generando una popolazione di ali di forme diverse, farle competere per raggiungere alcuni obiettivi desiderati, in questo caso, la velocità, e quindi avere le migliori ali ‘razza’ per creare forme correlate che facciano anche meglio “, ha detto Leif Ristroph, assistente professore al Courant Institute of Mathematical Sciences della NYU e autore senior del paper.

Gli esperimenti si sono svolti nell’Applied Math Lab della NYU, dove i ricercatori hanno iniziato con 10 diverse ali stampate in 3D. Le cavità sono state modellate in ciascuna ala che contiene e distribuisce due coloranti fluorescenti: rosso nella parte anteriore e verde nella parte posteriore. Quando l’ala è sbattuta nel serbatoio di flusso, i coloranti rivelano i vortici e i vortici. Per le loro prove, ogni ala era “corsa” contro gli altri misurando la loro velocità. Sulle ali corte, il vortice che si forma sul bordo anteriore si schianta nel vortice posteriore, causando turbolenze e rallentando l’ala. Le ali più lunghe diffondono il vortice principale prima che raggiunga il bordo posteriore, risultando in un’ala più veloce.

Tratti della vincita / ali più veloci sono stati “allevati” (combinato) con i tratti di altre ali più veloci, creando le ali “figlie” che sono stati poi corse contro l’altro 3D stampato. Il processo è stato ripetuto per 15 generazioni, producendo una progenie di ali sempre più veloce. “Questo processo di ‘sopravvivenza del più veloce’ rileva automaticamente un’ala a forma di lacrima più rapida che manipola in modo più efficace i flussi per generare la spinta”, ha spiegato Ristroph. “Inoltre, poiché abbiamo esplorato una grande varietà di forme nel nostro studio, siamo stati anche in grado di identificare esattamente quali aspetti della forma sono stati i più responsabili per la forte prestazione delle ali più veloci.”

I loro dati possono essere usati per migliorare i profili aerodinamici sugli aerei così come i progetti sottomarini, ma Ristroph crede che ci sia il potenziale per l’acquisizione di energia, “Pensiamo che questo potrebbe essere usato, ad esempio, per ottimizzare la forma di una struttura per raccogliere l’energia nelle onde d’acqua “. La stampa 3D rende incredibilmente accessibili questi tipi di progetti iterativi e generazionali; i costi di fabbricazione di queste ali con metodi di produzione sottrattivi avrebbero limitato il team a solo un paio di iterazioni, riducendo drasticamente l’ottimizzazione ottenuta con più iterazioni.

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