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纽大数学研究所

仝瑶

2021-05-25 11:28:33

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纽约大学库兰特数学科学研究所

一组研究人员发现，一个世纪前工程师尼古拉·特斯拉（nikola tesla）发明的阀门不仅功能比以前想象的要好，而且在当今还有其他潜在应用。

一组研究人员在对20世纪早期设计的复制品进行了一系列实验后发现，一个世纪以前由工程师

nikola tesla发明的阀门不仅比以前实现的功能要强大，而且在当今还有其他潜在应用。

它的发现发表在《自然通讯》杂志上，表明特斯拉的设备（他称之为“阀门导管”）可以利用发动

机和其他机械中的振动来泵送燃料，冷却剂，润滑剂以及其他气体和液体。

现已获得专利的设备现已被称为特斯拉阀（tesla valve），它启发了人们在流网络和回路内引导

水流的策略。

纽约大学库兰特数学科学研究所副教授莱夫·里斯特罗夫（leif ristroph）解释说：“令人惊奇

的是，这项已有100年历史的发明还没有被完全理解，并且可能以尚未考虑的方式在现代技术中有

用。”作者。“虽然特斯拉被称为电流和电路向导，但他鲜为人知的控制流量或流体电流的工作确

实超前了。”

特斯拉阀（tesla valve）是一系列相互连接的水滴形环，其设计目的是使流体流仅在一个方向上

流动，而没有活动部件。该设备为正向流动提供了一条清晰的路径，但对于反向流动却是较慢的路

线，但是，在需要控制而不是释放流动的情况下，后一种缺点实际上表明了潜在的，未实现的收益

。

比较三种不同速度的反向流动（从右到左）。用绿色和蓝色染料观察到水流，表明在更高的速度下

，水流越来越受到干扰。

为了了解该阀的功能，ristroph和他的合著者，纽约大学物理学研究生quynh nguyen和研究期间的

纽约大学本科生joanna abouezzi在纽约大学应用数学实验室进行了一系列实验。在这里，他们复

制了特斯拉阀门的设计，并对其进行了测试，以测试其在两个方向上对通过流动的阻力。

总体而言，他们发现设备的响应有点像开关。在低流速下，顺流和逆流的阻力没有差异，但是在一

定流速以上时，设备突然“打开”并显着检查或抵抗逆流。

ristroph解释说：“至关重要的是，这种开启伴随着反向湍流的产生，这使管道“充满”了涡流并

破坏了电流。” “此外，湍流的流动速率比标准形状的管道要低得多，其速度比圆柱形管道中的

常规湍流低20倍。这表明了它必须控制流量的力量，可以在应用中使用。”

google云端硬盘上提供了描述作品的图像。

此外，他们发现，当流量不稳定时（当出现脉冲或振荡时），阀的性能会更好，然后设备将其转换

为平稳且定向的输出流量。这种泵送动作模仿了将交流电转换为直流电的ac-c转换器。

“我们认为这就是特斯拉对设备的初衷，因为他正在考虑用电流进行类似操作，” ristroph说道

。“事实上，他以发明交流电动机以及交流-直流转换器而闻名。”

如今，鉴于阀门具有在低速下控制流量和产生湍流的能力，ristroph认为特斯拉20世纪初的发明有

可能。

“特斯拉的装置是传统止回阀的替代品，传统的止回阀的活动部件会随着时间的流逝而磨损，”

ristroph解释说。“现在我们知道它在混合中非常有效，它可以用来控制发动机和机械中的振动来

泵送燃料，冷却剂，润滑剂或其他气体和液体。”