Uma equipe de matemáticos determinou o formato de asa ideal para um vôo agitado - uma descoberta que promete melhores métodos para coletar energia da água e também para aumentar a velocidade do ar.

O trabalho, que aparece no jornal Anais da Royal Society A , depende de uma técnica que imita a biologia evolutiva para determinar qual estrutura produz o melhor ritmo.

"Podemos simular a evolução biológica no laboratório, gerando uma população de asas de diferentes formatos, faça-os competir para alcançar algum objetivo desejado, nesse caso, Rapidez, e ter as melhores asas "criadas" para criar formas relacionadas que se saem ainda melhor, "diz Leif Ristroph, professor assistente do Courant Institute of Mathematical Sciences da New York University e autor sênior do artigo.

Ao fazer essas determinações, os pesquisadores conduziram uma série de experimentos no Applied Math Lab da NYU. Aqui, eles criaram asas impressas em 3-D que batem mecanicamente e competem entre si, com os vencedores "se reproduzindo" por meio de um algoritmo evolutivo ou genético para criar voadores cada vez mais rápidos.

A fim de imitar este processo de criação, os pesquisadores começaram o experimento com 10 formatos de asas diferentes cujas velocidades de propulsão foram medidas. O algoritmo então selecionou pares das asas mais rápidas ("pais") e combinou seus atributos para criar "filhas" ainda mais rápidas que foram impressas em 3D e testadas. Eles repetiram esse processo para criar 15 gerações de asas, com cada geração produzindo descendentes mais rápido do que a anterior.

"Este processo de 'sobrevivência do mais rápido' descobre automaticamente uma asa em forma de lágrima mais rápida que manipula de forma mais eficaz os fluxos para gerar impulso, "explica Ristroph." Além disso, porque exploramos uma grande variedade de formas em nosso estudo, também pudemos identificar exatamente quais aspectos da forma foram os mais responsáveis ​​pelo forte desempenho das asas mais rápidas. "

Seus resultados mostraram que a forma de asa mais rápida tem uma borda de fuga muito fina, o que ajuda a gerar vórtices fortes ou fluxos em espiral durante o movimento das asas. A asa deixa um rastro desses redemoinhos à medida que empurra o fluido para impulsionar para a frente.

"Vemos o trabalho como um estudo de caso e uma prova de conceito para uma classe muito mais ampla de problemas complexos de engenharia, especialmente aqueles que envolvem objetos em fluxos, como simplificar a forma para minimizar o arrasto em uma estrutura, "observa Ristroph." Achamos que isso poderia ser usado, por exemplo, para otimizar a forma de uma estrutura para coletar a energia nas ondas de água. "