Tema

Ojämna ytor sparar bränsle

Små regelbundna ojämnheter i en yta, till exempel en flygplansvinge, kan minska det totala luftmotståndet avsevärt. Och därmed bränsleåtgången. Vindtunnelförsök på KTH visar att små cylinderformade upphöjningar i en yta fördröjer övergången från laminär strömning (välordnad) till turbulent (kaotisk) när en luftström passerar över ytan – en avgörande faktor för det totala luftmotståndet.

Om resultaten, framtagna av ett internationellt forskarlag på KTH, visar sig hålla i försök utanför laboratoriet kan det innebära stora minskningar i bränsleförbrukning för bland annat flygindustrin.

Men även för många andra tekniska applikationer kan upptäckten innebära stora kostnadsbesparingar genom att luftmotståndet kan minskas på ett enkelt och energisnålt sätt. Resultaten har publicerats i den ansedda tidskriften Physical Review Letters och rönt internationell uppmärksamhet.

– Upptäckten är revolutionerande för fysiker som arbetar med strömningsmekanik, eftersom den går emot den vedertagna uppfattningen att en ojämn yta endast kan tidigarelägga omslaget till turbulens, säger Jens Fransson, en av forskarna i forskarlaget.

Ytterligare en fördel med den nyupptäckta metoden är att den är passiv – den kräver inget mer arbete än just rätt placerade ojämnheter i ytan för att förhindra onödig uppkomst av turbulens. Många tidigare metoder för att minska det totala luftmotståndet har gått ut på att i efterhand eliminera den turbulens som uppstått.

I vindtunnelexperimenten på institutionen för mekanik vid KTH har forskarna skapat hastighetsvariationer i strömningens tvärriktning genom att placera små cylinderformade element på en yta. Detta dämpar tillväxten av instabiliteter och fördröjer den laminära strömningens övergång till turbulens.

Plasmafysik, laserteknik och magnetohydrodynamik är ytterligare exempel på områden där den bakomliggande fysikaliska mekanismen skulle kunna vara intressant.

Kontaktperson: Dr. Jens Fransson, KTH Mekanik, 08-790 61 93, jens.fransson@mech.kth.se

Övriga deltagande forskare: Prof. Alessandro Talamelli, Il Facoltà di Ingegneria, Universitetà di Bologna, Italien, Dr. Luca Brandt, KTH Mekanik, Stockholm, Docent Carlo Cossu, LadHyX, CNRS Ecole Polytechnique, Frankrike.

Ojämna ytor sparar bränsle

 lästid ~ 1 min