Resumen

En este estudio, se propuso un método de diseño de superficies biónicas no lisas que reducen el arrastre; se desarrolló un modelo matemático para obtener la relación entre la altitud de las protuberancias de las superficies no lisas que reducen el arrastre y el espaciado de dos protuberancias, así como la velocidad de movimiento, sobre la base del cual se diseñaron dos puntas de pala de subsolador y se verificaron en experimentos de campo. Se analizó el mecanismo de reducción de la resistencia superficial no lisa en el suelo, inspirado en los patrones de excavación eficientes de los hormigueros. La morfología de la superficie no lisa del hormiguero se adquirió mediante microscopía electrónica de barrido, y se desarrolló un modelo de movimiento de la superficie no lisa en el suelo, derivando que la altitud de la protuberancia de la superficie no lisa que reduce el arrastre es proporcional al cuadrado de la distancia entre dos protuberancias e inversamente proporcional al cuadrado de la velocidad de movimiento. Aplicando este modelo se diseñaron una punta de pala de subsolador plana y una punta curva, y se utilizaron como controles las puntas de pala de subsolador lisas y las puntas biónicas de escamas de pangolín, respectivamente. El efecto de los subsoladores diseñados según el modelo en la reducción de la resistencia se verificó mediante experimentos de subsolado en el campo. Los resultados mostraron que la resistencia del subsolador curvo diseñado según el modelo era la más baja, la resistencia del subsolador biónico de escamas de pangolín era moderada, y la resistencia del subsolador de superficie lisa era la más alta; la resistencia del subsolador curvo era menor que la de los subsoladores planos; la tasa de reducción de la resistencia del subsolador curvo diseñado según el modelo era del 24,6% al 33,7 a diferentes profundidades. El modelo de reducción de la resistencia no lisa establecido en este estudio puede aplicarse no sólo al diseño de subsoladores, sino también al diseño de superficies de reducción de la resistencia no lisa de otras partes en contacto con el suelo.

• Materias:Ingeniería biomédica Biomecánica Prótesis Extremidades (Cuerpo Humano) Músculos Hidromecánica
• Subjects:Biomedical engineering Biomechanics Prostheses Limbs (Human Body) Muscles Hydromechanics
• Palabras claves:puntas de pala del subsolador, subsolador curvo diseñado, resistencia, escala de pangolín, abultamiento de la superficie, modelo, arrastre no liso, reducción del arrastre de la superficie, métodos de diseño de la superficie, mecanismo de no liso
• Keywords:subsoiler shovel tips, designed curved subsoiler, resistance, pangolin scale, surface bulge, model, nonsmooth drag, surface drag reduction, surface design methods, mechanism of nonsmooth