Archive for: جولای 12th, 2017

ساخت گوشی موبایل بدون نیاز به باتری

پژوهشگران دانشگاه واشنگتن با اقدامات خود نشان داده‌اند که باتری گوشی‌های موبایل در آینده از رده خارج خواهد شد. بر اساس مقاله‌ای به تألیف شایام گالاکوتا دانشیار دانشگاه واشنگتن، این تیم گوشی موبایلی توسعه داده که میزان انرژی مصرفی آن تقریبا صفر درصد است.پژوهشگران این موبایل را به‌گونه‌ای توسعه داده‌اند که انرژی مصرفی آن در حد میکرووات است و آن را به‌وسیله‌ی سیگنال‌های فرکانس رادیویی مخابره ‌شده از یک ایستگاه فرستنده و گیرنده در فاصله‌ی ۱۰ متری دریافت می‌کند. انرژی اضافه از طریق نور محیط به‌وسیله‌ی دیودهای مینیاتوری که تقریبا به‌اندازه‌ی یک دانه برنج هستند به دست می‌آید.در حین استفاده، این گوشی تقریبا ۳.۵ میکرووات انرژی مصرف می‌کند و برای تماس، قادر به برقراری ارتباط با یک ایستگاه فرستنده و گیرنده‌ی شخصی است که حداکثر در فاصله ۱۵ متری قرار دارد .این گوشی مبدل صدای آنالوگ به دیجیتال سنتی را با سیستمی جایگزین کرده است که از ارتعاشات میکروفون یا اسپیکر برای انجام عملیات مشابه استفاده می‌کند. سپس یک آنتن این ارتعاش را با صرف مقدار انرژی بسیار پایینی به یک سیگنال رادیویی تبدیل می‌کند.دو اشکال عمده بر سر راه این توسعه وجود دارد؛ اول اینکه گوشی‌های هوشمند پیشرفته به علت استفاده از پردازنده‌های پرسرعت، مقادیر رم بالا، حافظه‌ی داخلی و نمایشگرهای پرمصرف، بسیار بیشتر از ۳.۵ میکرووات انرژی لازم دارند و مهم‌تر از همه، حین کار با این گوشی مجبور به فشردن دکمه‌ای برای تغییر بین حالت مخابره و حالت گوش دادن هستید.

ایده‌ای برای ساخت توربین و هواپیمای کم صداتر با الهام از جغد

جغدها در پرواز بی‌صدا و حرکت ناگهانی به سمت پایین برای شکار طعمه، بسیار ماهر هستند؛ این پرواز بی‌صدا به دلیل لبه‌ی دندانه‌ای شکل در جلوی بال‌های آن‌ها است. دانشمندان فکر می‌کنند که ما می‌توانیم با دنباله‌روی از جغدها، توربین‌های بادی و هواپیماهای کم‌ صداتری بسازیم.این لبه‌ی دندانه شکل می‌تواند به ما در کاهش صدای هوای عبوری از فلز کمک کند و دانشمندان با مدل‌سازی‌های کامپیوتری و آزمایش‌های تونل باد، درستی این فرضیه را ثابت کرده‌اند. گروهی از دانشگاه چیبای ژاپن، کشف کرده‌اند که لبه‌ی دندانه شکل در قسمت جلویی بال‌های جغد موجب کنترل تغییرات جریان هوای آرام به جریان آشفته شود و از این اصل می‌توان در توربین‌ بادی و هواپیما استفاده کرد. هاو لیو، سرپرست گروه تحقیقاتی، می‌گوید:جغدها را به پرواز خاموش آن‌ها می‌شناسند که این امر به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد بال‌های آن‌ها است که عموماً لبه‌ی جلویی دندانه شکل، لبه‌ی انتهایی چین‌دار و سطحی نرم و مخملی دارند.ما به دنبال این بودیم که چگونه این ویژگی‌ها بر تولید نیروهای آیرودینامیک تأثیرگذار هستند و موجب کاهش صدا می‌شوند و آیا می‌توان از این ویژگی‌ها در موارد دیگر استفاده کرد یا خیر.

محققان با الهام از بال‌های جغد مدلی از بال ساختند و به بررسی آن در دو حالت با دندانه و بدون دندانه پرداختند. مطالعات پیشین نشان داده‌اند که دندانه‌های شانه‌مانند در بال‌ها بر نیروهای آيرودینامیک تأثیرگذار است؛ اما اینکه این اثر چه مقدار می‌تواند باشد، مشخص نیست.مدل‌های ساخته‌شده به‌وسیله‌ی شبیه‌سازی گرداب‌های بزرگ یا LES (مدل استاندارد ریاضی که برای مطالعه‌ی جریان هوا استفاده می‌شود) مورد آزمایش قرار گرفتند؛ در تونل باد با سرعت پایین نیز از روش سرعت‌سنجی تصویری ذرات (PIV) و دیگر ابزارهای اندازه‌گیری نیروها برای بررسی این مدل‌ها استفاده شد.در این بررسی‌ها مشخص شد که حالت دندانه‌ای لبه‌ی جلویی بال می‌تواند در کنترل کردن حالت گذر جریان از جریان هوای آرام به حالت آشفته در قسمت بالایی بال و در زاویه حمله‌ی (به زاویه‌ی بین راستای بال و راستای جریان هوا، زاویه حمله می‌گویند) بین ۰ تا ۲۰ درجه تأثیرگذار باشد.به‌عبارت‌دیگر، این دندانه‌ها نقشی حیاتی در مدیریت نیروهای آیرودینامیک و صداهای تولیدی دارند. این دندانه‌ها باعث شکسته شدن جریان چرخشی هوا به گردابه‌های کوچک‌تر می‌شوند؛ گردابه‌های (Eddy) با فرکانس بالا در اثر برخورد با بال به تکه‌های کوچک‌تر و کم‌صداتر تجزیه می‌شوند. بااین‌حال بین تولید نیرو و ممانعت از تولید صدا یک رابطه‌ی تعادلی برقرار است. در زاویه حمله‌های کمتر از ۱۵ درجه در لبه‌ی جلویی دندانه شکل در مقایسه باحالت بدون دندانه، عملکرد آیرودینامیک کاهش می‌یابد؛ اما در زوایای بیشتر از ۱۵ درجه که جغدها عموماً در این وضعیت پرواز می‌کنند، عملکرد آیرودینامیک و کاهش صدا بهبود می‌یابد.

هنوز راه بسیاری تا استفاده عملی از این یافته‌ها در توربین‌، هواپیما و هر جسمی که برای پرواز ساخته می‌شود، وجود دارد؛ اما این تحقیق پایه‌ای برای ادامه دادن مسیر توسط دیگر دانشمندان است. لیو می‌گوید:

درصورتی‌که از این لبه‌های دندانه شکل الهام گرفته‌شده از جغد در پره‌های توربین بادی، بال‌های هواپیما یا پره‌های موتور پهپاد استفاده شود، می‌تواند منجر به طراحی مشابه برای کنترل جریان و کاهش صدا شود.

درزمانی که صدای تولیدشده به‌وسیله‌ی توربین‌ بادی یکی