在实践中,各种管道和渠道内的流体流动,几乎总是湍流turbulent,并且多尺度涡旋运动是所遇到的摩擦损失和泵送成本的主要部分。相反,对于脉动流pulsatile flows,特别是对于主动脉血流,尽管峰值速度相对较大,湍流水平仍然较低。对于主动脉血流,高湍流水平是不可容忍的,因其会破坏剪切敏感的内皮细胞层。
今日,奥地利科技学院(Institute of Science and Technology Austria)D. Scarselli,B. Hof等,在Nature上发文,如果以包含心脏波形所有关键特征的脉动模式,用以驱动流动,则普通管道流动中的湍流会减少。当雷诺数与主动脉血流的雷诺数相当时,在很大程度上,湍流受到了抑制,而在更高的速度下,湍流阻力减少了25%以上。当与稳定驱动相比时,这种特定的操作模式更有效,这种稳定驱动,有望应用于从加热回路到水、天然气和石油管道的几乎所有流体运输过程。Turbulence suppression by cardiac-cycle-inspired driving of pipe flow. 图1:在主动脉流中,湍流的衰减。
图2:在脉动流中,摩擦减少以及三种不同循环,对壁面剪切应力的影响。
图3:优化节能 | Optimization of power savings。
Scarselli, D., Lopez, J.M., Varshney, A. et al. Turbulence suppression by cardiac-cycle-inspired driving of pipe flow. Nature 621, 71–74 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06399-5https://www.nature.com/articles/s41586-023-06399-5声明:仅代表译者个人观点,小编水平有限,如有不当之处,请在下方留言指正!