Nowe badania potwierdziły przydatność urządzenia opatentowanego 100 lat temu przez Nikolę Teslę. Chodzi o opracowany przez genialnego wynalazcę zawór, który okazuje się o wiele bardziej funkcjonalny, niż wcześniej sądzono. Może on znaleźć różne zastosowania we współczesnych czasach.

Eksperymenty z repliką wynalazku opatentowanego przez Nikolę Teslę przeprowadził zespół badaczy pod kierunkiem prof. Leifa Ristropha z Instytutu Nauk Matematycznych Courant Uniwersytetu Nowojorskiego (NYU). Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „Nature Communications” (DOI: 10.1038/s41467-021-23009-y).

Po serii doświadczeń eksperci stwierdzili, że urządzenie nazywane „zaworem Tesli” lub „przewodem zastawkowym” (z j. ang. „valvular conduit”) może wykorzystywać wibracje silników maszyn do pompowania paliwa, chłodziwa, smarów i innych gazów i cieczy.

Inspiracja w nowych projektach

– To niezwykłe, że ten stuletni wynalazek wciąż nie jest w pełni zrozumiały i może być przydatny w nowoczesnych technologiach w sposób, który nie został dotąd rozważony – mówi prof. Ristroph. Tesla jest znany głównie jako „czarodziej” prądów i obwodów elektrycznych. Jednak jego praca nad kontrolą przepływów cieczy również wyprzedzała swoje czasy – tłumaczy.

Zawór Tesli to seria połączonych ze sobą pętli, wszystkie w kształcie półowalnej łzy. Wynalazek został zaprojektowany do kontroli przepływów cieczy w jedną stronę i nie zawiera ruchomych części. Urządzenie zapewnia czysty przepływ w jednym kierunku, ale za to droga „w drugim kierunku jest znacznie wolniejsza. Wskazuje na potencjalną, niezrealizowaną korzyść w okolicznościach, w których przepływy muszą być kontrolowane.

Aby zrozumieć działanie zaworu, Ristroph i jego współpracownicy Quynh Nguyen oraz Joanna Abouezzi, przeprowadzili serię eksperymentów w Laboratorium Matematyki Stosowanej NYU. Odtworzyli tam konstrukcję zaworu Tesli i poddali go testom, które mierzyły opór przy przepływie cieczy w dwóch kierunkach.

 

Zawór Tesli spowalnia przepływy

Wyniki badań pokazały, że przy niskich prędkościach przepływu nie ma większej różnicy w oporze dla przepływu „w przód” i „w tył”. Jednak powyżej pewnej prędkości przepływu zawór gwałtownie „włącza się” i znacząco spowalnia przepływ „w tył”.

– Co istotne, to „włączenie” następuje wraz z powstaniem turbulencji, które „zatykają” zawór wirami zakłócającymi – wyjaśnia Ristroph. – Turbulencje pojawiają się przy znacznie niższych prędkościach przepływu, niż zaobserwowano kiedykolwiek wcześniej w przypadku rur o bardziej standardowych kształtach. Nasze badania wskazują, że chodzi o prędkości nawet do 20 razy niższe. To pokazuje moc, jaką zawór może mieć przy kontrolowaniu przepływów. Może to być wykorzystane w wielu zastosowaniach – dodaje naukowiec.

Badacze odkryli również, że zawór działa jeszcze lepiej, gdy przepływ nie jest stały, ale gdy przychodzi w impulsach, które urządzenie potrafi przekształcić w spokojny i ukierunkowany przepływ wyjściowy. Eksperci przekonują, że takie działanie przypomina nieco działanie konwerterów, które przekształcają prąd zmienny w prąd stały.

Biorąc pod uwagę zdolność zaworu do kontrolowania przepływów i generowania turbulencji przy niskich prędkościach, Ristroph widzi możliwości dla wykorzystania wynalazku Tesli z początku XX wieku. – Urządzenie może być alternatywą dla konwencjonalnego zaworu zwrotnego, którego ruchome części mają tendencję do szybkiego zużywania się – wyjaśnia Ristroph.

 

 

Źródło: New York University

 

3.4 5 votes
Article Rating