Characterization of an air lubrication system inspired by penguins

Energy efficiency is one of the main problems of modern day, this is because it is directly linked to emissions and global warming. A big sector where efficiency could be improved is aquatic transportation. This thesis focuses on developing a system inspired by the penguin that can generate bubbles to reduce drag in water. Penguins can keep a layer of air among their feathers and release it in the form of very fine bubbles when they want to accelerate. In this study, the influence of body shape, the number of bubbles, and their diameter, on drag reduction is experimentally investigated. The tests are conducted in a dedicated test bench, consisting of a water tank, a motorized sled that drags a body immersed in water, and sensors measuring the drag force and the bubble diameter. Experiments have demonstrated that the effectiveness of this method for drag reduction is more prominent for penguin-shaped objects and is particularly sensitive to the bubble size.

L’efficienza energetica è uno dei principali problemi dell’era moderna, essendo diretta mente collegata alle emissioni e al riscaldamento globale. Un settore di grande rilievo in cui l’efficienza potrebbe essere migliorata è il trasporto acquatico. Questa tesi si con centra sulla realizzazione di un sistema ispirato ai pinguini, in grado di produrre bolle L’efficienza energetica è uno dei problemi principali dell’era moderna, essendo direttamente collegata alle emissioni e al riscaldamento globale. Un settore di rilievo in cui l’efficienza potrebbe essere migliorata è quello dei trasporti acquatici. Questa tesi si concentra sullo sviluppo di un sistema ispirato al pinguino in grado di generare bolle per ridurre la resistenza idrodinamica in acqua. I pinguini possono trattenere uno strato d’aria tra le piume e rilasciarlo sotto forma di bolle finissime quando desiderano accelerare. In questo studio, viene indagata sperimentalmente l’influenza della forma del corpo, del numero di bolle e del loro diametro sulla riduzione della resistenza. I test sono condotti in un banco di prova dedicato, costituito da una vasca d’acqua, una slitta motorizzata che trascina un corpo immerso e sensori che misurano la forza di resistenza e il diametro delle bolle. Gli esperimenti hanno dimostrato che l’efficacia di questo metodo per la riduzione della resistenza è più marcata per oggetti a forma di pinguino ed è particolarmente sensibile alla dimensione delle bolle.