尼古拉·特斯拉发明的有百年历史的水阀可能会有现代用途

beplay2体育 2021年5月17日
特斯拉阀

模拟通过尼古拉特斯拉的单向阀的流量

纽约大学应用数学实验室

一种没有活动部件的单向水阀发明于一百多年前尼古拉·特斯拉可以适用于泵的流体周围的马达使用其他浪费的能源。

特斯拉1920年获得“瓣膜导管”专利。它本质上是一个内部设计复杂的管道,迫使流体在一个方向上运动,并在其长度上的不同点上回环。当水流进环状管的入口时,水流会变得湍急并减慢速度,从而停止流动。但如果你把水往另一个方向流,它就不会进入循环并自由流动。

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列夫Ristroph纽约大学(New York University)和他的同事们按照特斯拉最初的计划,建造了一个30厘米长的阀门,并测量了不同压力下两个方向的流量。

虽然特斯拉在他的专利中声称,这个阀门可以使水在一个方向上的流速比另一个方向慢200倍,但研究人员发现,他们的版本只能使水流慢两倍。“他是一个非常富有想象力的人,”里斯特罗夫说。目前还不清楚他是否真的制造并测试了它。我怀疑是这样,但没有证据证明这一点。”

尽管效果比特斯拉声称的要低得多,但这种阀门仍然是一种有用的设计,特别是因为它没有活动部件,所以可以免维护。

“它已经被了解并被用于一些应用中,或至少被建议使用。但是从来没有人真正对它做过彻底的流体力学研究,弄清楚它是如何工作的,工作得有多好。”

研究小组发现,在低流速下,正向和反向的阻力没有差异。相反,阀门会突然启动大约每秒1厘米以上的流动,并显著地阻止反向流动。

里斯特洛夫认为特斯拉也有交流到直流转换器的专利他认为瓣膜导管对流体也能起到同样的作用。交流电中电子不断地反向流动,但当转换为直流电时,它们有效地在回路中流动。他的团队在特斯拉的水阀上做了一个环,模仿特斯拉的电转换器,发现它成功地通过活塞将振荡的水来回晃动,并将其转化为一个方向的稳定水流——有效地将其转化为一个泵。

该团队认为,该设计可以利用发动机和其他机械的振动来泵送燃料、冷却剂、润滑剂和其他气体和液体。

“想象一下,如果你有那些流体泵系统,基本上从那里的马达获得振动,并让它循环。它没有活动的部分。没有什么可以破坏的,”里斯特罗夫说。

期刊引用:自然通讯,DOI: 10.1038 / s41467 - 021 - 23009 - y

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