Language
Country/Area
No result found
Die Geheimnisse der Strömungsdynamik, die Sie nicht kennen: Wie hat Wang das Rätsel der Strömungsverteilung gelöst?
Der Flüssigkeitsfluss durch Verteiler ist ein allgegenwärtiges Phänomen in verschiedenen industriellen Prozessen. Diese Art von Strömung ist insbesondere in Situationen erforderlich, in denen eine große Menge an Flüssigkeitsströmen auf mehrere parallele Strömungswege verteilt und dann in einer Abflussströmung konzentriert werden muss, wie etwa bei Brennstoffzellen, Flachplattenwärmetauschern, Radialströmungsreaktoren und Bewässerungssystemen . . Verteiler können im Allgemeinen in verschiedene Typen unterteilt werden: Split-, Header-, Z- und U-Verteiler. Bei einer solchen Strömungsorganisation stellt sich vor allem die Frage, wie eine gleichmäßige Strömungsverteilung erreicht und der Druckverlust verringert werden kann.
Traditionell basieren die meisten theoretischen Modelle auf der Bernoulli-Gleichung und berücksichtigen die Auswirkungen von Reibungsverlusten.
In diesen frühen Modellen wurden Reibungsverluste üblicherweise mit der Darcy-Weisbach-Gleichung beschrieben, was zu einer Schlüsselgleichung zur Beschreibung der geteilten Strömung führte. Dieses Grundwissen ist für das Verständnis von Mannigfaltigkeits- und Netzwerkmodellen von entscheidender Bedeutung. Beispielsweise kann eine T-Verbindung durch zwei Bernoulli-Gleichungen dargestellt werden, die den Strömungsbedingungen an zwei Ausflusspunkten entsprechen. Die experimentellen Ergebnisse zeigten jedoch, dass die Tendenz der Flüssigkeit, in einer geraden Linie zu fließen, viel größer ist als die einer vertikalen Strömung, was die Annahmen des traditionellen Modells erneut in Frage stellt.
Der Trägheitseffekt der Flüssigkeit führt dazu, dass die Strömung die direkte Strömungsrichtung bevorzugt, was durch Wangs Forschung erklärt wurde.
Wang hat sich in seiner Forschung eingehend mit der Strömungsverteilung beschäftigt und dabei den Zusammenhang zwischen Strömung, Druckverlusten und strukturellen Konfigurationen hervorgehoben, indem er wichtige Modelle in einen einheitlichen theoretischen Rahmen integriert und das allgemeinste direkte Modell entwickelt hat. Wang wies insbesondere darauf hin, dass nur im Fall einer laminaren Strömung mit niedriger Geschwindigkeit zwei Strömungskanäle mit demselben Durchmesser die Annahme gleicher Strömungsgeschwindigkeiten erreichen können.
Durch die Wahrung des Gleichgewichts von Masse, Impuls und Energie lüftete Wang das Geheimnis der Strömung in der Mannigfaltigkeit.
Vor kurzem führte Wang eine Reihe von Studien durch und entdeckte die Grundgleichungen für verzweigte, sammelnde, U-förmige und Z-förmige Anordnungen. Seine Forschung zeigt, dass zwischen diesen Strömungsmustern mathematische Beziehungen hergestellt werden können, die es Designern ermöglichen, Prozesskonfigurationen an unterschiedliche Anforderungen anzupassen.
Diese Mastermodelle sind eigentlich nur ein Sonderfall einer umfassenderen Gleichung, was eine wichtige Erkenntnis für Designanwendungen ist.
Um diese Theorien zu konkretisieren, schlug Wang analytische Lösungen für jedes Strömungsmodell vor. Diese sind als nichtlineare gewöhnliche Differentialgleichungen bekannt. Seit mehr als 50 Jahren stellt die analytische Lösung dieser Gleichungen eine große Herausforderung dar. Durch Wangs Bemühungen wurden diese Lösungen schließlich im Jahr 2008 enthüllt, die wichtige Auswirkungen auf das Gleichgewicht zwischen Strömungsverteilung und Pipeline-Design haben.
Wang stellte nicht nur eine Reihe von Theorien auf, sondern schlug auch eine Reihe effektiver Designprozesse, Messstandards sowie Designtools und -richtlinien vor, um eine gleichmäßige Strömungsverteilung sicherzustellen.
Diese Studien tragen nicht nur zum Verständnis von Fluidbetriebsmodellen durch Verteiler bei, sondern bieten auch Unterstützung für zukünftige Designinnovationen. Wie wird die zukünftige Forschung angesichts immer komplexerer Strömungsanforderungen die Theorie und Praxis der Fluiddynamik weiter vorantreiben, um den Herausforderungen in praktischen Anwendungen gerecht zu werden?
