Les écailles de poisson biomimétiques de la City University of London démontrent que le motif et la disposition des écailles contrôlent le débit d'eau pour réduire la traînée pendant la nage.
Avantages
- Réduction de la traînée
- Efficacité accrue
- Consommation d'énergie réduite
Applications
- Aviation
- Bateaux
- Sous-marins
Objectifs de développement durable des Nations Unies abordés
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Objectif 9 : Innovation et infrastructure de l'industrie
Le projet
La surface d'un objet interagit toujours avec le fluide ou le gaz qu'il traverse. Souvent, lorsqu'une surface est lisse, elle peut se déplacer plus facilement car il y a moins de résistance. Les surfaces rugueuses augmentent souvent la résistance, ce qui entraîne plus de traînée. Trouver des moyens de réduire la traînée signifie des vitesses plus rapides et moins de consommation de carburant, ce qui permet d'économiser du temps et de l'énergie.
Détails de l'innovation
Les chercheurs ont d'abord développé une simulation pour comprendre comment l'eau s'écoule sur les écailles de poisson, qui sont considérées comme des surfaces « rugueuses », et devrait techniquement augmenter la traînée. Cependant, ils ont découvert que les écailles de poisson sont en fait des rangées de bosses en forme de coquillage qui se chevauchent. Ces bosses créent des «pics» et des «vallées» qui permettent à l'eau de s'écouler sans devenir turbulente, ce qui aide à réduire la traînée. Les écailles retardent également la transition vers un écoulement plus turbulent, qui se produit souvent lorsque les poissons nagent plus vite.
Les chercheurs ont ensuite créé des écailles de poisson biomimétiques pour voir si ces résultats pouvaient être reproduits. Les écailles imitaient celles trouvées sur de nombreux poissons, y compris le bar et la carpe commune. Ils ont constaté que, par rapport aux surfaces lisses, les écailles réduisaient la traînée de plus de 25 %, aidant les poissons à économiser de l'énergie lorsqu'ils nageaient.
Structure d'écailles sur différents poissons et modélisation d'échelle biomimétique. Photo : Muthukumar Muthuramalingam/City University of London.
Modèle biologique
Bien que la forme et la taille varient selon les espèces, les écailles de poisson sont essentiellement des rangées de bosses en forme de coquillage qui se chevauchent. Les sommets des écailles cahoteuses créent des sillages de faible débit derrière eux, tandis que les côtés qui se chevauchent des écailles forment des vallées où la majeure partie de l'eau s'écoule. Ainsi, lorsqu'un poisson nage, il a des bandes alternées de débit faible et élevé, ce qui aide à maintenir le débit laminaire plutôt que turbulent, ce qui réduit la traînée.
