Optimización multiobjetivo de las superficies tridimensionales de las barras para el rendimiento hidrodinámico y...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería bioinspirada
• Dinámica de fluidos
• Acústico

Sus antecedentes:

• Las dentaduras de la piel de tiburón inspiran a los ribletes para reducir la resistencia.
• Las investigaciones anteriores se centraron en ribetes 2D, dejando las topografías 3D poco exploradas.
• Las superficies complejas inspiradas en dentiles 3D desafían la parametrización, la simulación y la fabricación.

Objetivo del estudio:

• Introducir una topografía de superficie reforzada en 3D.
• Reducir el arrastre y suprimir el ruido inducido por el flujo.
• Proporcionar una solución escalable para aplicaciones de sonar de matriz remolcada.

Principales métodos:

• Utilizó la optimización bayesiana y la dinámica de fluidos computacional (CFD).
• Desarrolló y analizó una nueva topografía de superficie reforzada con nervaduras en 3D.
• Se realizó un análisis del campo de flujo para comprender la dinámica de la vorticidad cercana a la pared.

Principales resultados:

• El diseño óptimo redujo el nivel de presión acústica en 6,87 dB y la resistencia en un 0,34%.
• La reducción máxima de ruido alcanzada fue de 8,81 dB, con un ligero aumento de la resistencia.
• La reducción máxima del arrastre fue del 5,18%, con una supresión significativa del ruido.

Conclusiones:

• Las simulaciones CFD y la optimización bayesiana refinan eficientemente las superficies de las nervaduras 3D.
• La topografía desarrollada equilibra la mitigación del ruido y el rendimiento hidrodinámico.
• Este diseño bioinspirado mejora el sigilo acústico y la eficiencia en aplicaciones submarinas.