ביומיממתי, הנוהג של למידה ולאחר מכן לחקות צורות טבעיות, תהליכים ומערכות אקולוגיות ליצור טכנולוגיות אנושיות ברות קיימא ויעילות יותר, הוא לעצב מחדש עיצוב הנדסי.לא בשום מקום זה יותר ברור מאשר בתחומי האווירודינמיקה וה הידרודינמיקה.כל אורגניזם על כדור הארץ היה נתון לחוקים הנדסיים לא נעימים של פיזיקה במשך מיליארדי שנים.

הפיזיקה של התנגדות פלויד ו Lift

(ה) להעריך את העיצובים של הטבע, יש להבין את הכוחות הבסיסיים.(FLT:0DragigtureFLT:1) הוא חוק האירודינמיקה או הידרודינמיקה, חוויות גוף כפי שהוא עובר דרך נוזל.It מדביק אנרגיה מהמערכת ומהירות וטווח של מחזורי כוח וטווח (FLT) הוא ביטוי בשני צורות עיקריות:2pressureurerphFLT3, הנגרמת על ידי הפרדה של גבול מגנטי ושפל.

שיעור מחיי המים לצמצום

מים הם בערך 800 פעמים צפופים יותר מאשר אוויר, מה שהופך את הפחתה של הנהג העיקרי של הצלחה אבולוציונית בסביבות ימיות.מהנדסים חיפשו את האוקיינוסים עבור כמה מהטכנולוגיות היעילות ביותר של גרור.

כריש עור ופיתוי של פריצה טורבולית

העור של כריש מהיר, כגון מיקו, אינו חלק.זה מכוסה בקנה מידה מיקרוסקופי, דמוי שיניים בשם דרמטיות דנטליות.המדמים האלה ממרקמים עם ירכיים ארוכות טווח, או riblets, כי מתאים עם הכיוון של מהנדסי זרימה.

עיקרון זה כבר ממושמע בהצלחה.הבישת השחייה של Speedo LZR, אשר הציגה טקסטיל דמוי ראט, הפכה ידועה באולימפיאדת 2008 על מנת לאפשר פיסת שיאים עולמיים לפני שהוסר על ידי יישומים תעשייתיים, 3M פיתחה סרט ניכוי דרג עבור משאיות ומטוסים המחקה את ההשפעה הריאלית, המציעה חיסכון פוטנציאלי של 57% נוספים לתוך עור הוביל גם לצרף ארוך של חומרים אנטי-מיקרו-חסין (R) של חומרים נוגדי תחזוקה וחיידקים).

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

הדג של הקופסה (FLT:0)Ostracion מעוקב אחר הצלחות קלודינמיקה 1) נראה להיות פרדוקס אווירודינמיקה 0.1 של הקופסא שלה, הגוף הזווית נראה מתאים לתנועה יעילה.עם זאת, דגי הקופסא יש גרור נמוך להפליא לגרור את גודלו. מהנדסים בדאלילר חקרו את צורתו של תיבת הדג כדי ליצור את מושג הביו-בנץ' המעמיק, אשר מאוחר יותר, אשר פותחים את המכונית המחודשת של המכונית המחודשת של מחזור הדם.

Superhydrophobicity ואפקט הלוטוס

בעוד עלה הלוטוס הוא צמח ארצי, ההשפעה שלו על גרור הידרודינמי הוא משמעותי.על פני עלים מכוסה בליטות מיקרוסקופיות (papillae) מכוסה חומר שעווה, מה שהופך אותו superhydrophobic. מים beads למעלה לתוך כמעט מושלם משטחים גלילים וגלגלים למטה, איסוף עפר ו contaminants. מהנדסים שילשו את אפקט "Lotus" הזה בציפוי עבור ציפויים ו-apollic (aulen) על ידי ציפויים עמידתיקים) על ידי ציפויים מגנטיים (ato- 60%) על ידי ציפויים מגנטיים מגנטיים).

אסטרטגיות ביולוגיות ל- Lift Generation

ייצור המעלית ביעילות הוא הגביע הקדוש של התעופה.הציפורים של הטבע - ציפורים, עטלפים וחרקים - משמידים את השליטה של אווירודינמיקה לא יציבה שעולים הרבה על הטכנולוגיה האנושית הנוכחית.

כנפיים ופאברים: ניהול כנפיים Vortices

כאשר כנף מייצרת מעלית, אוויר בלחץ גבוה מן פני השטח התחתון שפך מעל האגף לאזור בלחץ נמוך על העליונה, יצירת מערבולת ספירלה:0 גרם לגרורת רגל 1 (RerphFLT:1) הוא עונש גדול עבור כל משטחים של הבואינג, המהנדסים הראו כי soaring ציפורים, כמו הנשר והאלבוסים, מפרידים את הטיסות העיקריות שלהם באגף הקטן יותר, כמו זו של עיגולים מהירים, ופורצת אנרגיה, כל אחת, אשר הובילו לכדי כמה מלמטה, כמו גם את היישר לתוך כמה מלמטה, ופות אוויריות, ופורחתומה מהירה יותר, כמו זו, כמו זו, כמו זו, כמו זו, כמו זו, כמו גם את היישר לתוך כמה מלמטה, 000.

ראשי תיבות של: The Humpback Whale Advantage

אולי אחד המקורות המפתיעים ביותר של השראה אווירודינמית הוא הלווייתן השובב.למרות גודלו העצום, ה-Frepback הוא מאוד בר-תמרן, הודות לחלק מהקצה המוביל של הפטפוטים שלה, בעוד הטורפות האלה ידועים יותר מ- 40 שניות של פני השטח.

טיסה שקטה של Owl: ניהול זרימה

אונשופים, כגון FLT:0 [Strix alucoirFLT] 1:1 (הלנשוף הצעצוע), הם טורפים apex של הלילה, מסתמכים על טיסה כמעט-שקטה לקדמון מבוהל של מהנדסים הלומדים כנפיים אונשוף זיהו שלושה הסתגלות מפתח לירידה רעש ורמת מהירות נמוכה יעילה.

שילוב ביומילינריות לתוך מערכות הנדסה בעולם

תרגום של התבוננות ביולוגית במוצר הנדסי פונקציונלי דורש תכנון ובדיקה חזקים, לעתים קרובות להקל על ידי כלים דיגיטליים מתקדמים.

כלי רכב: מ-קונספט לייצור

מעבר לדוגמת הקופסא, מעצבי הרכב מחפשים את צורות ה-Sleek של דגים ואת הגופים המנוונים של ציפורים כדי להפחית את ה-Garts coefficients קדימה. The Hyundai Prophecy קונספט מכונית, למשל, משתמשת ב"מערכת ניכוי פרדוקסים פרדוקסליים" בהשראת מטוסים וצורות ביולוגיות.אפילו הצורה של אוטובוסים בית הספר מתפוררת מחדש, נעה מהקופסת המסורתית לצורות ביולוגיות יותר כדי לשפר את הפחתת דלקות.

Aeronautics: Morphing Wings and Fitive Structures

כנפיים מטוסים נוכחיות הן פשרה.הם נועדו למצב שיוט ספציפי, לעתים קרובות להקריב יעילות במהלך ההמראה, הנחיתה, ותימרון.הטיסים של הטבע, לעומת זאת, באופן מתמיד מורמים את צורתם לייעל את המעלית לרגע נתון.פרויקט FlexSys, שיתוף פעולה בין נאס"א למעבדת המחקר של חיל האוויר, פיתח כנף מורפטיבית הידועה בשם ה-הנתיבים המתחוללים, ומחליפים של תנועתיים, מחליפים את הפערים באופן משמעותי, והופכים את הפערים של תנועתיים, ה-ה של תנועתיים מסוכנים, והופכים את ה-הפוכים (Freperreperreperreperreperreperreative-Freative-Freative-Freative-Freative-Freperreperreperreperreative-Freative-Freperreative-Freative-Freperreative-Freative-Freative-Freative-Freperreative-Freperating) של חומרים מזיקים, החלפתיים (Freperreperreperreperreperreperreative-Freperreperreperreative-Freperreperre

אנרגיה מתחדשת: Whale-Inspired Wind Turbines

תעשיית אנרגיית הרוח מתמודדת עם אתגרים הקשורים לרעש, עומסים מבניים, ויעילות במהירויות רוח נמוכות.אפקט ההשחפת מספק פתרון טבעי. Vertical-axis Wind טורבינות (VAWTs), במיוחד, מאבק עם זוויות פלוגות של התקפה.על ידי הוספת יתרון biomimetic הגדל המוביל להבים, מהנדסים הראו כי טורבינות יכולות עצמית ברוחות, להגדיל את תוחלת החיים הביו-יתר של אנרגיה נמוכה יותר, ולהפיץ באופן ישיר, להגדיל את רמת היעילות הגבוהה יותר.

התפקיד של כלים מתקדמים בעיצוב ביומטי

המורכבות של צורות ביולוגיות - מיקרוסקופיות, מורכבות רפידות, מבנים גמישים - כלי דיגיטליות מתוחכמות לניתוח, סימולציה, ושכפול. מהנדסים משתמשים בתוכנה Computational Fluid Dynamics (CFD) כדי מודל של תאי המוח והלאהרנטיים הגממים על פני פני פני משטחים מורכבים אלה.זה החל על עיצובים ביולוגיים הוא הרבה יותר יעיל מאשר אבטיפוס פיזי עבור כל וריאציות גבוהות של נתונים, סריקה, דורשות של מודלים טבעיים, ו- 3D.

כשצוותי הנדסה מקלים את המחקר הביו-מימטי שלהם, פלטפורמה שיכולה לשמש כספרייה דיגיטלית מרכזית היא חיונית.טיפול במודלים טבעיים כמידע מובנה - המקשרת סריקת מרקם עור כריש ספציפית לעקומה המקבילה של גרר, מגבלות הייצור של הדפסה תלת-ממדית, ונתוני הביצועים הסופיים - מאפשר לצוותים ליצור ספריית חיים של חדשנות טבעית.

מחקרים בנושא טבע-Inspired Engineering

רכבת הקליע של Shinkansen

אולי הדוגמה המפורסמת ביותר של עיצוב ביומטי היא סדרת ה-500 של יפן Shinkansen.האף הבוטה המקורי של הרכבת יצר "בום סוניקה" (אפקט פיסטון) כאשר עזיבת מנהרות, יצירת רעש אשר הפר את הסטנדרטים הסביבתיים המחמירים של Eji Nakatsu, שגם הוא ציפורן, נראה לדג'ר עבור פתרון.

Wind Turbine Blade Optimization

WhalePower Corporation יש טכנולוגיות שחפת מבוזרת עבור חובבי קירור טורבינות רוח קטנות.הלהבים וכתוצאה מכך עיצובים, המכונה "להב WhalePower", להפגין ייצור אנרגיה שנתי מוגברת (AEP) ורעש אווירודינמי מופחת.בבדיקות שדה, להבים אלה מופעלים ביעילות רבה יותר בתנאים סוערים, מהירות דלת דלת-מהירות שבה להבים קונבנציונליים מייצגים דוכנים מסורתיים של שינוי "מסלול" הוא יעיל יותר מאשר "מהפך" יעיל יותר מאשר" מסוגל לשפר את הביצועים מבוקרים" יעיל יותר.

מנועים חשמליים וטיסת חרקים

הפיתוח של רכבי מיקרו אוויר (MAVs) עבור סיור ופיקוח דחף מהנדסים ללמוד insect ו- moistmingbird טיסה.אורגניזמים אלה מסתמכים על מנגנונים אווירודינמיים לא יציבים, כגון "קיפה ו fling" תנועה של כנפיים זעירות חרקים.זה יוצר מקדם המעלית גבוה הרבה יותר ממה הוא אפשרי עם ארקדינמי קבוע, כמו להקות קירור מרהיבות, כמו רסן אוויריות, 000 ק"מאטוריאקציה, אשר יכול ישירות על ידי הנדסה מרהיבה, 000 ק"רנטית, 000 ק"ר ו-אווירה, כמו גם עם רינג, 000 ק"רנטיבות, 000 ק"מאטוריאקוריאקציה, 000 דרמטי (Ric) עם , 000 ק"מינג 'אורקינטנסיים, 000) עם צמיגים מדהימים, 000 רינג, 000 רינג, 000 , 000 רינג, 000 ק"ד) עם , 000 איטיים דרמטיים דרמטיות, 000 קפריזיליות מרהיבה, 000 ק"מאטרן, 000 ק"מאטוריאקדיונים מדהימים, 000 צמיגים מדהימים של צינורות אוויריות, 000 רינג, 000 רינג, 000 רינג, 000

עתיד העיצוב Bio-Inspired

העתיד של הנדסה ביומטית קשור באופן אינטימי לפיתוח של חומרים חדשים ושיטות ייצור.ייצור אדקטי (3D הדפסה) הוא קריטי, שכן הוא מאפשר ייצור של ג'ממטות מורכבות, רב-קוליות שנמצאו בטבע כי הם בלתי אפשרי להטיל או לל. חומרים חכמים, כגון סגסוגת זיכרון מופשטת, להציע את הפוטנציאל לשינוי כנפיים זה בתגובה ללחץ אווירי או אותות חשמליים, כמו צורות של עיצוב מלאכותי של אינטגרציה, כלומר, כדי לאפשר אינטגרציה של מיליוני מכונות למידה.

הכלכלה המעגלית היא עוד גבול.טבע אינו מייצר פסולת או זיהום "סוף החיים" חומרים ביולוגיים מרוצפים חזרה למערכת.עיצובים ביו-מימטיים עתידיים לא רק ימחישו את צורת הציפור למעלית, אלא גם ימחישו את יעילות החומרית ואת יכולת המחזור של נוצות ומבנה העצם שלה.

מסקנה: הנדסה עם הטבע כמטורף

ביומילינרי מציע נתיב חזק קדימה להנדסה.זה נע מעבר פשוט לחלץ משאבים מהעולם הטבעי ללמידה מהחוכמה שלו.על ידי לימוד איך צולל המלך, צנייפים כרישים, או תמרונים לווייתנים, אנו יכולים לשפר באופן יסודי את היעילות, הביצועים, וקיימות של הטכנולוגיה שלנו.