La ballena jorobada posee una característica sorprendente: el borde delantero de sus largas aletas no es liso. Presenta una serie de protuberancias, llamadas tubérculos. Los investigadores retomaron esta forma para modificar las palas de un simulador de propulsión aeronáutica. Su idea consiste en guiar mejor el aire alrededor de las palas cuando giran.
Para comprender el interés de estas protuberancias, hay que observar qué le ocurre al aire sobre una pala. En ciertas condiciones, el flujo puede desprenderse de la superficie y formar vórtices. Entonces se pierde parte de la energía. La geometría inspirada en la ballena modifica la circulación del aire y limita este fenómeno en el modelo estudiado.
Ballena jorobada mostrando su larga aleta pectoral en el océano.
Crédito: Wikimedia Commons.
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Los investigadores construyeron un modelo numérico capaz de calcular tanto el movimiento del aire como la deformación de las palas. Así pudieron comparar varias formas.
Las diferencias obtenidas son importantes en esta simulación. Con las protuberancias, el caudal de aire que atraviesa un canal entre las palas aumenta un 4,09 %. La relación entre la presión de salida y la de entrada progresa un 4,85 %. Los autores también calculan un aumento notable del rendimiento de la pala, del 67,014 % al 89,861 % en la configuración optimizada.
La modificación no parece hacer que la pala sea más frágil en el modelo. Su deformación máxima, referida al diámetro del disco, pasa del 0,306 % al 0,239 %. En otras palabras, la pala modificada se deforma ligeramente menos bajo los esfuerzos calculados. No obstante, este resultado sigue siendo teórico por ahora.
¿Por qué puede servir una aleta de ballena como modelo para una pieza aeronáutica? En ambos casos, una superficie debe desplazarse eficazmente en un fluido: el agua para el animal y el aire para la pala. Las protuberancias cambian localmente la manera en que ese fluido rodea la superficie. Su forma puede retrasar así ciertos flujos desfavorables.
El siguiente paso será superar la simulación. Los autores indican que la estructura aún debe optimizarse para mejorar su rigidez y fiabilidad durante el servicio. Serán necesarios ensayos físicos antes de saber si las mejoras calculadas pueden reproducirse en una pala real sometida a las tensiones de un sistema de propulsión.