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Los secretos de la dinámica de fluidos que no conoces: ¿Cómo resolvió Wang el misterio de la distribución del flujo?
El flujo de fluidos a través de colectores es un fenómeno omnipresente en diversos procesos industriales. Este flujo es particularmente necesario en situaciones donde una gran cantidad de flujo de fluido necesita distribuirse en varias trayectorias de flujo paralelas y luego recolectarse en una única corriente de descarga, como celdas de combustible, intercambiadores de calor de placas, reactores de flujo radial y sistemas de irrigación. Los colectores generalmente se pueden dividir en varios tipos diferentes: divisores, combinadores, tipo Z y tipo U. Ante tal organización del flujo, la cuestión clave es cómo conseguir una distribución uniforme del flujo y reducir la pérdida de presión.
Tradicionalmente, la mayoría de los modelos teóricos se basan en la ecuación de Bernoulli y tienen en cuenta el efecto de las pérdidas por fricción.
En estos primeros modelos, las pérdidas por fricción generalmente se describían utilizando la ecuación de Darcy-Weisbach, lo que daba como resultado una ecuación clave que describía el flujo dividido. Este conocimiento básico es crucial para comprender los modelos de redes y variedades. Por ejemplo, una unión en T se puede representar mediante dos ecuaciones de Bernoulli, correspondientes a las condiciones de flujo en los dos puntos de salida. Sin embargo, los resultados experimentales indican que los fluidos tienden a fluir en línea recta mucho más que verticalmente, lo que nuevamente desafía los supuestos de los modelos tradicionales.
El efecto inercial del fluido hace que el flujo prefiera una dirección de flujo recto, lo que ha sido explicado por la investigación de Wang.
Wang realizó una exploración profunda de la distribución del flujo en su investigación, enfatizando la relación entre el flujo, la pérdida de presión y la configuración estructural mediante la integración de los modelos principales en un marco teórico unificado y el desarrollo del modelo más general. Relación directa. En particular, Wang señaló que la suposición de caudales iguales solo puede lograrse en dos canales de flujo con el mismo diámetro en el caso de flujo laminar de baja velocidad.
Al preservar el equilibrio de masa, momento y energía, Wang desentraña los misterios del flujo en la variedad.
Recientemente, Wang realizó una serie de estudios y descubrió las ecuaciones básicas para los arreglos de división de flujo, recolección de flujo, en forma de U y en forma de Z. Su investigación demostró que se pueden establecer relaciones matemáticas entre estos patrones de flujo, lo que permite a los diseñadores ajustar las configuraciones del proceso en función de diferentes necesidades.
Estos modelos maestros son en realidad sólo casos especiales de un conjunto más amplio de ecuaciones, que proporciona información importante para aplicaciones de diseño.
Para concretar estas teorías, Wang propuso soluciones analíticas para cada modelo de flujo. Estas ecuaciones diferenciales ordinarias no lineales se denominan ecuaciones. Durante más de 50 años, la solución analítica de estas ecuaciones ha sido un gran desafío para los académicos. Gracias a los esfuerzos de Wang, estas soluciones finalmente se revelaron en 2008, lo que tiene implicaciones importantes para el equilibrio de la distribución del flujo y el diseño de tuberías.
Wang no sólo estableció un conjunto de teorías, sino que también propuso una serie de procesos de diseño efectivos, estándares de medición y herramientas y pautas de diseño para garantizar una distribución uniforme del tráfico.Estos estudios no sólo ayudan a comprender el modelo de operación del fluido a través del colector, sino que también brindan soporte para futuras innovaciones de diseño. Frente a demandas de flujo cada vez más complejas, ¿cómo las investigaciones futuras harán avanzar aún más la teoría y la práctica de la dinámica de fluidos para enfrentar los desafíos de las aplicaciones del mundo real?
