Skupina raziskovalcev je ugotovila, da ventil, ki ga je pred stoletjem izumil inženir Nikola Tesla, ni samo bolj funkcionalen, kot je bil prej realiziran, temveč ima tudi druge potencialne aplikacije.
Ventil, ki ga je pred stoletjem izumil inženir Nikola Tesla, ni samo bolj funkcionalen, kot je bil prej realiziran, temveč ima danes tudi druge potencialne aplikacije, je ugotovila skupina raziskovalcev po izvedbi vrste poskusov na ponovitvah zasnove iz začetka 20. stoletja.
Njegove ugotovitve [1], objavljene v reviji Nature Communications, kažejo, da bi Teslova naprava, ki jo je imenoval “valvularni vod”, lahko izkoristila vibracije v motorjih in drugih strojih za črpanje goriva, hladilnih tekočin, maziv in drugih plinov in tekočin.
Zdaj znan kot Teslov ventil, je kot patentirana naprava navdihnil strategije za usmerjanje tokov znotraj pretočnih omrežij in vezij.
“Izjemno je, da ta sto let star izum še vedno ni popolnoma razumljen in je lahko uporaben v sodobnih tehnologijah na načine, ki še niso upoštevani,” pojasnjuje Leif Ristroph, izredni profesor na Inštitutu za matematične vede Courant v New Yorku in soavtor članka. “Čeprav je Tesla znan kot čarovnik električnih tokov in električnih vezij, je bilo njegovo manj znano delo za nadzor pretokov ali tekočih tokov resnično pred svojim časom.”
Teslov ventil – vrsta medsebojno povezanih zank v obliki kapljic – je bil zasnovan tako, da pretaka tekočine v samo eno smer in to brez gibljivih delov. Naprava zagotavlja jasno pot za pretok naprej, vendar je pot za nasprotne pretoke počasnejša – vendar ta zadnja pomanjkljivost dejansko kaže na potencialno, nerealizirano korist v okoliščinah, ko je treba pretoke nadzorovati in ne sprostiti.
Primerjava tokov v obratni smeri (desno proti levi) pri treh različnih hitrostih. Vodni tok je vizualiziran z zelenimi in modrimi barvili, kar kaže, da se pretoki pri večjih hitrostih vse bolj motijo.
Da bi razumeli funkcionalnost ventila, sta Ristroph in njegovi soavtorji Quynh Nguyen, podiplomska študentka fizike v New Yorku, in Joanna Abouezzi, dodiplomska študentka v New Yorku v času raziskave izvedla vrsto poskusov v NYU-jevem laboratoriju za uporabno matematiko. Tu so ponovili zasnovo Teslovega ventila in ga podvrgli preskusom, ki so merili njegovo odpornost proti pretoku v obe smeri.
Na splošno so ugotovili, da se naprava nekoliko odziva kot stikalo. Pri nizkih stopnjah pretoka ni razlike v upornosti za pretok naprej in nazaj, toda nad določeno hitrostjo pretoka se naprava nenadoma “vklopi” in znatno zavira ali se upira povratnemu toku.
“Bistveno je, da ventil prične delovati z ustvarjanjem turbulentnih tokov v obratni smeri, ki cev” zataknejo “z vrtinci in motečimi tokovi,” pojasnjuje Ristroph. »Poleg tega se turbulenca pojavi pri precej nižjih stopnjah pretoka, kot so jih kdaj koli prej opazili pri ceveh bolj standardnih oblik – do 20-krat nižja hitrost kot običajna turbulenca v valjasti cevi. To kaže na moč, ki jo ima za nadzor pretokov, ki bi jo lahko uporabili v številnih aplikacijah. “
Poleg tega so ugotovili, da ventil deluje še bolje, kadar pretok ni stalen – kadar gre za impulze ali nihanja, ki jih naprava nato pretvori v gladek in usmerjen izhodni tok. To delovanje črpanja posnema AC-DC pretvornike, ki transformirajo izmenično napetost v enosmerno napetost.
“Mislimo, da je to Tesla imel v mislih, saj je razmišljal o analognih operacijah z električnimi tokovi,” opaža Ristroph. “V resnici je najbolj znan po tem, da je izumil AC motor in AC-DC pretvornik.”
Danes Ristroph glede na sposobnost ventila za nadzor pretokov in ustvarjanje turbulence pri nizkih hitrostih vidi možnosti za Teslin izum iz začetka 20. stoletja.
“Teslina naprava je alternativa običajnemu povratnemu ventilu, katerega premični deli se sčasoma ponavadi obrabijo,” pojasnjuje Ristroph. “Zdaj vemo, da je zelo učinkovit pri mešanju in se lahko uporablja za izkoriščanje vibracij v motorjih in strojih za črpanje goriva, hladilne tekočine, maziva ali drugih plinov in tekočin.”
Raziskavo so podprle donacije ameriške Nacionalne znanstvene fundacije (DMS-1646339, DMS-1847955).
