作者:Bjorn Hof 来源:《自然》 发布时间:2023/9/8 10:53:41
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受心脏启示 管道可“顺流而动”

 

科学家在9月6日发表于《自然》的研究中发现,以脉动方式泵送管道内的液体——类似于主动脉血流——或能提升工业液体输送效率。这类方法有望降低能耗。

许多行业和家庭都需要使用管道输送液体或气体,如输油或输气管道,以及家中的暖气管。经过管道和通道的液体会遇到摩擦力,形成湍流,从而增加泵送这些液体所需的能耗,提升泵送成本。

为了控制这类湍流,奥地利科技学院的Bjorn Hof和同事以主动脉血流为灵感设计了一种方式——主动脉血流的脉动流湍流强度很低,因而能避免对血管的损伤。

之前在管流中引入周期性脉动的尝试对降低湍流的作用很有限。不过,Hof和同事引入了与心动周期中舒张期类似的休息期,舒张期是指心脏在两次跳动间处于休息的状态。这种方式能将阻力最多降低25%,比稳定泵送的管流节能约9%。

“考虑到液体泵送约占欧盟全部能耗的15%,减少9%的泵送能耗或将极大地提升能效。”Angela Busse在同期发表的评论中称,不过,仍需开展更多研究才能让这类节能成为现实。英国格拉斯哥大学的Busse表示,这项研究中使用的流体性质可能与工业管流中使用的并不等同,而且这些实验使用的都是笔直的管道,或也无法反映现实世界的所有系统。

激光片 图片来自:Thomas Zauner ISTA

Bjorn Hof 在实验室研究管道。图片来自:Nadine Poncioni ISTA
 

(来源:中国科学报 冯丽妃)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-023-06399-5

 
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