IT
USA
DE
FR
ES
IT
EN
USA
DE
ZH
ES
FR
PT
JP
RU
AR
KR
PL
RO
VN
HE
TR
CS
HR
DA
FI
UA
EL
NL
SR
SK
SV
HU
NO
HI
ID
FA
Qui sono mostrate alcune valvole unidirezionali comunemente usate. Tutte queste valvole hanno una cosa in comune: hanno tutte parti mobili. Ecco una sfida di progettazione: è possibile progettare una valvola unidirezionale senza alcuna parte mobile?
La maggior parte di noi penserà che si tratti di una sfida di progettazione impossibile, ma non per il genio della progettazione Nikola Tesla. Nikola Tesla aveva sviluppato una valvola unidirezionale senza alcuna parte mobile. Nel suo brevetto, chiamò questa valvola un “condotto valvolare”. In questo video, non solo impareremo il funzionamento di questa valvola; cercheremo anche di capire come funzionava la mente di Tesla durante lo sviluppo di questo brillante prodotto.
Consideriamo questo caso: un semplice canale con alcune ondulazioni sulle pareti, come mostrato. Questo tipo di ondulazioni fornisce la stessa quantità di resistenza al flusso quando il fluido entra da qualsiasi lato.
Quando il flusso va da destra a sinistra, passa molto facilmente, senza molte ostruzioni.
Ora, consideriamo il secondo caso. Qui, gli ostacoli sono aggiunti con un’angolazione. Ecco una domanda per voi: in quale direzione il fluido troverà più facile fluire—da sinistra a destra, o da destra a sinistra? La vostra intuizione dice che il flusso da destra a sinistra è più facile, vero? Perché è così?
Il flusso è di tipo convergente quando va da destra a sinistra, ma l’effetto divergente avrà luogo quando la direzione del flusso è invertita. La fisica del flusso convergente e divergente è piuttosto diversa.
Nei flussi convergenti, poiché l’area si riduce, la velocità aumenterà lungo il flusso. Questo aumento di velocità significa che la pressione diminuirà lungo il flusso.
Per il flusso divergente, il caso sarà esattamente opposto; la pressione aumenterà lungo il flusso. Questo aumento di pressione è chiamato condizione di “gradiente di pressione avverso”. Poiché la pressione aumenta lungo il flusso, la particella fluida rallenta lungo la lunghezza, e dopo una certa lunghezza, potrebbe verificarsi un’inversione del flusso. Questa inversione porterà a vortici di flusso e perdite di energia. In breve, il flusso divergente è un flusso difficile da mantenere; offre molta più resistenza di un flusso convergente.
Modifichiamo gli ostacoli. Qui, alcuni ostacoli sono collegati alla parete e quelli rimanenti sono resi più piccoli. Vediamo cosa succede al flusso quando si muove da sinistra a destra. L’avete indovinato! Qui il flusso viene diviso in due parti insieme alla divergenza del flusso. Dopo di ciò, i flussi secondari sono diretti a mescolarsi con il flusso primario con un angolo di quasi 180 gradi.
Questo processo è simile alla miscelazione di due getti provenienti da direzioni opposte, che porta alla turbolenza del flusso e a perdite. In questo caso si produrrà ovviamente più restrizione rispetto a quello precedente, e questo processo si ripeterà ad ogni coppia di ostacoli.
La maggior parte di noi penserà che si tratti di una sfida di progettazione impossibile, ma non per il genio della progettazione Nikola Tesla. Nikola Tesla aveva sviluppato una valvola unidirezionale senza alcuna parte mobile. Nel suo brevetto, chiamò questa valvola un “condotto valvolare”. In questo video, non solo impareremo il funzionamento di questa valvola; cercheremo anche di capire come funzionava la mente di Tesla durante lo sviluppo di questo brillante prodotto.
Consideriamo questo caso: un semplice canale con alcune ondulazioni sulle pareti, come mostrato. Questo tipo di ondulazioni fornisce la stessa quantità di resistenza al flusso quando il fluido entra da qualsiasi lato.
Quando il flusso va da destra a sinistra, passa molto facilmente, senza molte ostruzioni.
Ora, consideriamo il secondo caso. Qui, gli ostacoli sono aggiunti con un’angolazione. Ecco una domanda per voi: in quale direzione il fluido troverà più facile fluire—da sinistra a destra, o da destra a sinistra? La vostra intuizione dice che il flusso da destra a sinistra è più facile, vero? Perché è così?
Il flusso è di tipo convergente quando va da destra a sinistra, ma l’effetto divergente avrà luogo quando la direzione del flusso è invertita. La fisica del flusso convergente e divergente è piuttosto diversa.
Nei flussi convergenti, poiché l’area si riduce, la velocità aumenterà lungo il flusso. Questo aumento di velocità significa che la pressione diminuirà lungo il flusso.
Per il flusso divergente, il caso sarà esattamente opposto; la pressione aumenterà lungo il flusso. Questo aumento di pressione è chiamato condizione di “gradiente di pressione avverso”. Poiché la pressione aumenta lungo il flusso, la particella fluida rallenta lungo la lunghezza, e dopo una certa lunghezza, potrebbe verificarsi un’inversione del flusso. Questa inversione porterà a vortici di flusso e perdite di energia. In breve, il flusso divergente è un flusso difficile da mantenere; offre molta più resistenza di un flusso convergente.
Modifichiamo gli ostacoli. Qui, alcuni ostacoli sono collegati alla parete e quelli rimanenti sono resi più piccoli. Vediamo cosa succede al flusso quando si muove da sinistra a destra. L’avete indovinato! Qui il flusso viene diviso in due parti insieme alla divergenza del flusso. Dopo di ciò, i flussi secondari sono diretti a mescolarsi con il flusso primario con un angolo di quasi 180 gradi.
Questo processo è simile alla miscelazione di due getti provenienti da direzioni opposte, che porta alla turbolenza del flusso e a perdite. In questo caso si produrrà ovviamente più restrizione rispetto a quello precedente, e questo processo si ripeterà ad ogni coppia di ostacoli.
Facciamo qualche altra modifica geometrica. Il caso precedente è una riflessione speculare. Spostiamo la porzione inferiore, come mostrato. Ora la larghezza dell’ostruzione è aumentata. Quello che avete ora è il design di Nikola Tesla. Nella valvola Tesla, il flusso è sempre diviso in due flussi. Il flusso in linea retta è il flusso primario e il flusso deviato è il flusso secondario. Nel suo design, Nikola Tesla ha integrato abilmente tutta la fluidodinamica che abbiamo imparato finora in modo ottimale.
Ora vediamo la fluidodinamica dettagliata della valvola Tesla. Consideriamo prima il flusso da destra a sinistra. Inizialmente, il flusso è diviso in due. Ovviamente, il flusso secondario sarà molto basso poiché il fluido deve fare una deviazione inutile per entrare in quella zona. Questo significa che la maggior parte del flusso sarà dovuta al flusso primario, e scorrerà quasi in linea retta, senza molte ostruzioni.
Quando il fluido entra da sinistra, viene di nuovo diviso in due. Nella sezione inferiore il flusso diverge, e il gradiente di pressione avverso gli renderà la vita difficile. Il secondo flusso colpisce la struttura e perde il suo slancio. Dopo questa perdita di slancio, il flusso compie una rotazione di circa 180 gradi, che causa nuovamente perdite di flusso. Dopo tutti questi ostacoli, questo flusso si mescola con il primo, provenendo da direzione opposta, causando un’ulteriore perdita di energia. In breve, quando il flusso va da sinistra a destra, subisce una grande ostruzione.
Questo processo di espansione improvvisa, deviazione, inversione e miscelazione avverrà in ogni unità. Aggiungendo molte di queste unità, la resistenza può essere ulteriormente aumentata.
Testiamo la valvola Tesla collegandola all’uscita di una pompa in funzione. Se la valvola è collegata in questo modo, noterete un buon flusso attraverso di essa. Ovviamente la caduta di pressione attraverso la valvola sarà trascurabile. Basta collegare la valvola nella direzione inversa, e il flusso diventa drasticamente basso. La caduta di pressione attraverso la valvola sarà enorme.
La valvola Tesla non può bloccare completamente il flusso, ma questa valvola monoblocco è altamente durevole. Poiché fornisce più resistenza al flusso in una direzione senza alcuna parte mobile, ha trovato applicazioni di ricerca nella microfluidica e nei motori a getto di impulso. Viene usata insieme a una micropompa per erogare fluido in quantità molto piccole—fino a 3 millilitri al minuto. I modelli di motori a getto di impulso senza valvola usano la valvola Tesla per sostituire la valvola a lamelle nei motori a getto di impulso convenzionali.
Speriamo siate rimasti stupiti nel capire come funzionava la mente di Nikola Tesla nello sviluppare questo prodotto. Diventate nostri membri cliccando il pulsante di supporto. Tornate presto per un altro video.
Ora vediamo la fluidodinamica dettagliata della valvola Tesla. Consideriamo prima il flusso da destra a sinistra. Inizialmente, il flusso è diviso in due. Ovviamente, il flusso secondario sarà molto basso poiché il fluido deve fare una deviazione inutile per entrare in quella zona. Questo significa che la maggior parte del flusso sarà dovuta al flusso primario, e scorrerà quasi in linea retta, senza molte ostruzioni.
Quando il fluido entra da sinistra, viene di nuovo diviso in due. Nella sezione inferiore il flusso diverge, e il gradiente di pressione avverso gli renderà la vita difficile. Il secondo flusso colpisce la struttura e perde il suo slancio. Dopo questa perdita di slancio, il flusso compie una rotazione di circa 180 gradi, che causa nuovamente perdite di flusso. Dopo tutti questi ostacoli, questo flusso si mescola con il primo, provenendo da direzione opposta, causando un’ulteriore perdita di energia. In breve, quando il flusso va da sinistra a destra, subisce una grande ostruzione.
Questo processo di espansione improvvisa, deviazione, inversione e miscelazione avverrà in ogni unità. Aggiungendo molte di queste unità, la resistenza può essere ulteriormente aumentata.
Testiamo la valvola Tesla collegandola all’uscita di una pompa in funzione. Se la valvola è collegata in questo modo, noterete un buon flusso attraverso di essa. Ovviamente la caduta di pressione attraverso la valvola sarà trascurabile. Basta collegare la valvola nella direzione inversa, e il flusso diventa drasticamente basso. La caduta di pressione attraverso la valvola sarà enorme.
La valvola Tesla non può bloccare completamente il flusso, ma questa valvola monoblocco è altamente durevole. Poiché fornisce più resistenza al flusso in una direzione senza alcuna parte mobile, ha trovato applicazioni di ricerca nella microfluidica e nei motori a getto di impulso. Viene usata insieme a una micropompa per erogare fluido in quantità molto piccole—fino a 3 millilitri al minuto. I modelli di motori a getto di impulso senza valvola usano la valvola Tesla per sostituire la valvola a lamelle nei motori a getto di impulso convenzionali.
Speriamo siate rimasti stupiti nel capire come funzionava la mente di Nikola Tesla nello sviluppare questo prodotto. Diventate nostri membri cliccando il pulsante di supporto. Tornate presto per un altro video.