Desain sudu turbin angin yang terinspirasi oleh sayap burung hantu ini dapat menurunkan tingkat kebisingan turbin hingga 10 desibel!

Sebagaimana diketahui, burung hantu adalah burung pemangsa yang paling “senyap”. Secara garis besar (melalui berbagai pengukuran), kebanyakan spesies dari burung hantu dapat berburu dalam keheningan. Keheningan di sini maksudnya adalah ketika mereka mengepakkan sayap, kita tidak dapat mendengar kepakannya. Frekuensi suara yang dihasilkan dari kepakan burung hantu dapat mencapai di atas 1,6 kilohertz (kHz). Berkaca dari fakta tersebut, para ilmuwan Lehigh University yang dipimpin oleh Justin W. Jaworski bekerja untuk mencoba menerapkan apa yang dilakukan oleh burung hantu ke dalam berbagai alat transportasi manusia seperti pesawat, kapal laut, turbin angin, dan bahkan mobil. Mereka menyadari bahwa kunci dari keheningan yang diciptakan burung hantu terletak pada desain sayap mereka.

Setelah meneliti dan melalui berbagai trial selama beberapa waktu, tim Lehigh University berhasil menetapkan permodelan teoritis yang diharapkan. Permodelan teoritis tersebut didasarkan pada penggunaan “kanopi-kanopi” yang terdapat secara alami pada sayap burung hantu. Kanopi-kanopi yang tersusun dari bulu halus pada sayap burung hantu telah sukses untuk digunakan sebagai model desain sayap 3-D yang jika diaplikasikan dapat mengurangi kebisingan hingga 10 desibel. Hebatnya, pengaplikasian sayap dengan kanopi ala burung hantu tidak merugikan kondisi aerodinamika. Desain sayap 3-D ini telah diteliti dan fokus penelitian adalah bagaimana aplikasi desain tersebut dapat mengurangi apa yang disebut sebagai “kekasaran dan seretan dari kebisingan”. Dua istilah ini sangat lazim bagi para ilmuwan yang kerjanya berhubungan dengan aplikasi gerak kecepatan rendah, oleh karenanya sangat cocok diterapkan dalam aplikasi turbin angin. Para ilmuwan bergerak lebih lanjut karena mereka berpendapat bahwa aplikasi “kanopi bulu burung hantu” dapat diterapkan pada situasi-situasi aerodinamis lain seperti udara yang menyusup melalui pintu mobil.

Jenis-jenis sayap burung hantu

Hasil eksperimen ini telah diterbitkan dalam dua makalah, salah satunya adalah “Bio-inspired canopies for the reduction of roughness noise” yang diterbitkan dalam Journal of Sound and Vibration. Seiring dengan pengajuan jurnal-jurnal oleh Lehigh University, para ilmuwan dari kampus-kampus lain seperti University of Cambridge, dan Atlantic University turut bergabung ke dalam eksperimen lanjutan. Mereka bersepakat untuk memfokuskan eksperimen lanjutan pada lapisan mirip beludru yang melapisi permukaan sayap atas dari kebanyakan burung hantu. Mereka meneliti di bawah mikroskop, bulu-bulu halus mirip beludru yang membentuk struktur semacam hutan. Setelah diteliti dengan cermat di bawah mikroskiop, para ilmuwan menemukan bahwa bulu-bulu halus tersebut awalnya meningkat hampir vertikal ke permukaan bulu namun kemudian membungkuk ke arah aliran untuk membentuk semacam kanopi yang dilengkapi serat-serat yang saling terikat satu sama lain di puncaknya (puncak kanopi).

Eksperimen

Gabungan tim ilmuwan dari beberapa kampus di atas memulai eksperimen mereka dengan menggunakan kain Mesh (Mesh fabrics). Bahan kain lain yang digunakan pertama kali bahkan dari bahan yang biasa digunakan untuk membuat cadar pernikahan. Para ilmuwan merancang untuk meniru efek penggunaan kanopi di atas amplas dengan tujuan untuk menciptakan ”kekasaran” sehingga udara mengalir ke saluran. Saluran yang digunakan di sini adalah Virginia Tech Wall-Jet Wind Tunnel, semacam saluran angin cepat buatan Virginia Polytechnic Institute and State University.

Setelah melalui beberapa eksperimen lanjutan, para ilmuwan menyadari bahwa penggunaan kanopi searah (tanpa serat/cross-fiber) adalah yang paling efektif karena tidak menghasilkan suara berfrekuensi tinggi dari kain bahan kanopi. Dan tidak hanya itu, penggunaan kanopi searah juga mampu menekan tekanan permukaan pada kain yang cenderung menambah kebisingan. Dari pemahaman itu para ilmuwan menciptakan lampiran plastik dengan teknologi cetak 3-D berupa “sirip tambahan” yang aplikasinya akan ditempelkan pada desain sayap yang ada. Pada intinya para ilmuwan mendasarkan penelitiannya pada serat-serat berbulu halus pada sayap burung hantu namun tanpa serat menyilang (cross fiber).

Credit: Science Daily, Okezone

Post Author: Todo Golo

Penulis profesional di bidang sains dan teknologi.

Leave a Reply