Une vanne inventée par l’ingénieur Nikola Tesla il y a un siècle est non seulement in addition fonctionnelle qu’on ne le pensait auparavant, mais elle a également d’autres apps potentielles aujourd’hui, a découvert une équipe de chercheurs après avoir mené une série d’expériences sur des réplications de la conception du début du XXe siècle.



Ses découvertes, rapportées dans la revue Nature Communications, suggèrent que l’appareil de Tesla, qu’il a appelé un « conduit valvulaire », pourrait exploiter les vibrations des moteurs et autres equipment pour pomper du carburant, des liquides de refroidissement, des lubrifiants et d’autres gaz et liquides.

Désormais connu sous le nom de Tesla Valve, le dispositif breveté a inspiré des stratégies pour diriger les flux dans les réseaux et circuits de flux.



« Il est remarquable que cette invention centenaire ne soit toujours pas complètement comprise et puisse être utile dans les systems modernes d’une manière qui n’a pas encore été envisagée », explique Leif Ristroph, professeur agrégé au Courant Institute of Mathematical Sciences de l’Université de New York et responsable principal de l’article. auteur. « Alors que Tesla est connu comme un sorcier des courants électriques et des circuits électriques, son travail moins connu pour contrôler les flux ou les courants de fluide était vraiment en avance sur son temps. »

La valve Tesla – une série de boucles en forme de larme interconnectées – a été conçue pour faire passer les flux de fluide dans une seule path et sans pièces mobiles. Le dispositif fournit un chemin clair pour les flux vers l’avant, mais l’itinéraire est in addition lent pour les flux inversés – mais ce dernier inconvénient indique en fait un avantage potentiel non réalisé dans des circonstances où les flux doivent être contrôlés plutôt que déclenchés.

Pour comprendre la fonctionnalité de la valve, Ristroph et ses co-auteurs, Quynh Nguyen, un étudiant diplômé en physique de NYU, et Joanna Abouezzi, un étudiant de leading cycle de NYU au second de la recherche, ont mené une série d’expériences dans le laboratoire de mathématiques appliquées de NYU. Ici, ils ont reproduit la conception de la valve Tesla et l’ont soumise à des tests qui ont mesuré sa résistance au passage du flux dans les deux directions.

Dans l’ensemble, ils ont constaté que l’appareil répond un peu comme un interrupteur. A de faibles débits, il n’y a pas de différence de résistance pour les écoulements aller et retour, mais au-dessus d’une certaine vitesse d’écoulement, le dispositif « s’allume » brusquement et vérifie ou résiste de manière significative aux écoulements inverses.

« Surtout, cette mise en marche s’accompagne de la génération d’écoulements turbulents dans le sens inverse, qui » bouchent « le tuyau avec des tourbillons et des courants perturbateurs », explique Ristroph. « De plus, la turbulence apparaît à des débits bien inférieurs à ceux jamais observés auparavant pour des tuyaux de formes as well as regular – jusqu’à 20 fois moins de vitesse que la turbulence conventionnelle dans un tuyau ou un tube cylindrique. Cela montre la puissance dont il dispose pour contrôler les flux. qui pourrait être utilisé dans de nombreuses programs.  »

Une impression illustrant l’œuvre est disponible sur Google Drive.

En outre, ils ont constaté que la vanne fonctionne encore mieux lorsque le débit n’est pas stable – lorsqu’il s’agit d’impulsions ou d’oscillations, que l’appareil convertit ensuite en un débit de sortie régulier et dirigé. Cette action de pompage imite les convertisseurs AC-DC qui transforment le courant alternatif en courant continu.

« Nous pensons que c’est ce que Tesla avait en tête pour l’appareil, puisqu’il pensait à des opérations analogues avec des courants électriques », observe Ristroph. « Il est en fait surtout connu pour avoir inventé le moteur à courant alternatif ainsi qu’un convertisseur AC-DC. »

Aujourd’hui, étant donné la capacité de la vanne à contrôler les flux et à générer des turbulences à basse vitesse, Ristroph voit des possibilités pour l’invention de Tesla au début du XXe siècle.

« Le dispositif de Tesla est une substitute au clapet anti-retour conventionnel, dont les pièces mobiles ont tendance à s’user avec le temps », explique Ristroph. « Et maintenant, nous savons qu’il est très efficace pour le mélange, et il pourrait être utilisé pour exploiter les vibrations des moteurs et des equipment pour pomper du carburant, du liquide de refroidissement, du lubrifiant ou d’autres gaz et liquides. »

La recherche a été financée par des subventions de la Nationwide Science Basis (DMS-1646339, DMS-1847955).