Клапан, изобретен от инженер Никола Тесла преди век, е не само по-функционален от реализираните по-рано, но има и други потенциални приложения днес, установи екип изследователи след провеждане на поредица от експерименти за възпроизвеждане на конструкцията му от началото на 20-ти век, съобщава Scitech daily.
Новите констатации, съобщени в списание Nature Communications, предполагат, че устройството на Тесла, което той е нарекъл „клапан-тръба“, може да притъпи вибрациите в двигателите и други машини при изпомпване на гориво, охлаждащи течности, смазочни материали и други газове и течности.
Сега известен като клапан на Тесла, патентованото устройство е вдъхновило стратегии за насочване на флуиди в мрежи и вериги.
„Забележително е, че това 100-годишно изобретение все още не е напълно разбрано и може да бъде полезно в съвременните технологии по начини, които все още не са изгледани“, обяснява Лейф Ристроф (Leif Ristroph), доцент в Института по математически науки на Нюйоркския университет водещ автор на статията. „Докато Тесла е известен като магьосник на електрически токове и електрически вериги, неговата по-малко известна работа за управление на флуидни потоци наистина е изпреварила времето си“.
 |
| (а) Схема, модифицирания патент на Тесла, показваща изглед - план, поглед отгоре на клапана на Тесла. (b) Изображение на тръбопровода, използван в експеримента. Горният и долният капак сандвич на вътрешната геометрия, която е дигитализирана от проекта на Тесла, изрязана и свързана с лазер. Съответните размери включват обща дължина L, средна мокра ширина w и дълбочина d. (c) Схема на барокамерата. Механизмите за преливане осигуряват фиксирани нива на водата, които задвижват потока през тръбата, чиято действителна ориентация е показана на b. Разликата във височината Δh варира и обемният дебит Q се измерва както в посока напред, така и в обратна посока. |
Клапанът на Тесла - серия от взаимосвързани контури с форма на капка - е проектиран да пропуска потоци течност само в една посока и без движещи се части. Устройството осигурява свободен път за потока напред и по-бавен за обратния поток - но този последен недостатък всъщност сочи към потенциална, нереализирана полза при обстоятелства, когато потоците трябва да се направляват.
 |
| Сравнение на потоците в обратна посока (отдясно наляво) при три различни скорости. Водният поток се визуализира със зелени и сини багрила, което показва, че потоците все повече се нарушават при по-високи скорости. Кредит: YU’s Applied Mathematics Laboratory |
За да разберат функционалността на клапана, Ристроф и неговите съавтори провеждат поредица от експерименти в лабораторията за приложна математика на Нюйоркския университет. Тук те повтарят конструкцията на клапана на Тесла и го подлагат на тестове, измерващи неговата устойчивост на преминаващ поток в двете посоки.
Като цяло изследователите откриват, че устройството реагира малко като прекъсвач. При ниски дебити няма разлика в съпротивлението за двете посоки на поток, но над определена скорост на потока устройството рязко се „включва“ и значително възпира обратния поток.
„Най-важното е, че това регулиране действа чрез генерирането на турбулентност при обратна посока на потоците, което „запушва“ тръбата с вихри и нарушени течения“, обяснява Ристроф. „Освен това турбулентността се появява при далеч по-ниски скорости на потока, отколкото някога са били наблюдавани досега за тръби с по-стандартни форми - до 20 пъти по-ниска скорост от конвенционалната турбуленция в цилиндрична тръба или тръбопровод. Това показва мощността на този начин на управление на потоците, който може да се използва в много приложения".
Освен това изследователите откриват, че клапанът работи още по-добре, когато потокът не е постоянен - когато идва на импулси или пулсации, които след това устройството преобразува в плавен и насочен изходен поток. Това помпено действие имитира AC-DC токоизправителите, които трансформират променлив ток в постоянен ток.
 |
|
Разрез на аналогична флуидна верига с четири диола на Тесла и пулсиращ източник на потока. Кредит: Nguyen, Q.M., Abouezzi, J. & Ristroph, L. Early turbulence and pulsatile flows enhance diodicity of Tesla’s macrofluidic valve. Nat Commun 12, 2884 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-23009-y |
„Смятаме, че това е имал предвид Тесла за устройството, тъй като е мислил за аналогични операции с електрически токове“, отбелязва Ристроф. „Всъщност той е най-известен с това, че е изобретил AC мотор, както и AC-DC преобразувател“.
Днес, като се има предвид способността на клапана да контролира потоците и да генерира турбуленция при ниски скорости, Ристроф вижда възможности за изобретението на Тесла от началото на 20-ти век.
„Устройството на Тесла е алтернатива на конвенционалния възвратен клапан, чиито движещи се части са склонни да се износват с времето“, обяснява Ристроф. „И сега знаем, че той е много ефективен при турбуленция и може да се използва за овладяване на вибрациите в двигателите и машините за изпомпване на гориво, охлаждаща течност, смазка или други газове и течности.“
Справка: Nguyen, Q.M., Abouezzi, J. & Ristroph, L. Early turbulence and pulsatile flows enhance diodicity of Tesla’s macrofluidic valve. Nat Commun 12, 2884 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-23009-y
Източник: Scientists Explore Tesla Roads Not Taken – And Find Potential New Utility in 100-Year-Old Invention, Scitech daily
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Памет на водата или как ни промиват мозъка
Необикновена космическа експлозия, случваща се веднъж на хилядолетие
Памет на водата или как ни промиват мозъка
Произходът на мартеницата трябва да се търси далече - в Индия и Древна Гърция