A baleia-jubarte possui uma característica surpreendente: a borda dianteira de suas longas nadadeiras não é lisa. Ela apresenta uma série de protuberâncias, chamadas tubérculos. Os pesquisadores reproduziram essa forma para modificar as pás de um simulador de propulsão aeronáutica. A ideia é orientar melhor o ar ao redor das pás enquanto elas giram.
Para entender o interesse dessas protuberâncias, é preciso observar o que acontece com o ar sobre uma pá. Em certas condições, o fluxo pode se desprender da superfície e formar vórtices. Parte da energia é então perdida. A geometria inspirada na baleia modifica a circulação do ar e limita esse fenômeno no modelo estudado.
Baleia-jubarte exibindo sua longa nadadeira peitoral no oceano.
Crédito: Wikimedia Commons.
Imagem da Wikimedia
Os pesquisadores construíram um modelo numérico capaz de calcular simultaneamente o movimento do ar e a deformação das pás. Assim, foi possível comparar várias formas.
As diferenças obtidas são importantes nessa simulação. Com as protuberâncias, o fluxo de ar que atravessa um canal entre as pás aumenta 4,09%. A relação entre a pressão na saída e a pressão na entrada cresce 4,85%. Os autores também calculam um aumento expressivo na eficiência da pá, de 67,014% para 89,861% na configuração otimizada.
A modificação não parece tornar a pá mais frágil no modelo. Sua deformação máxima, em relação ao diâmetro do disco, passa de 0,306% para 0,239%. Em outras palavras, a pá modificada se deforma ligeiramente menos sob os esforços calculados. Esse resultado, no entanto, permanece teórico nesta etapa.
Por que uma nadadeira de baleia pode servir de modelo para uma peça aeronáutica? Nos dois casos, uma superfície precisa se deslocar com eficiência em um fluido: a água para o animal, o ar para a pá. As protuberâncias alteram localmente a maneira como esse fluido contorna a superfície. Sua forma pode, assim, retardar determinados fluxos desfavoráveis.
A próxima etapa será ir além da simulação. Os autores indicam que a estrutura ainda precisa ser otimizada para melhorar sua rigidez e confiabilidade em serviço. Serão necessários testes físicos antes de saber se os ganhos calculados podem ser reproduzidos em uma pá real submetida às tensões de um sistema de propulsão.