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Les secrets de la dynamique des fluides que vous ne connaissez pas : comment Wang a-t-il résolu le mystère de la distribution des écoulements ?
L'écoulement des fluides à travers des collecteurs est un phénomène omniprésent dans divers processus industriels. Ce flux est particulièrement nécessaire dans les situations où une grande quantité de fluide doit être distribuée dans plusieurs voies d'écoulement parallèles, puis collectée dans un seul flux de décharge, comme les piles à combustible, les échangeurs de chaleur à plaques, les réacteurs à flux radial et les systèmes d'irrigation. Les collecteurs peuvent généralement être divisés en plusieurs types différents : collecteurs séparateurs, collecteurs combinés, de type Z et de type U. Face à une telle organisation des flux, la question clé est de savoir comment obtenir une répartition uniforme du flux et réduire les pertes de charge.
Traditionnellement, la plupart des modèles théoriques sont basés sur l’équation de Bernoulli et prennent en compte l’effet des pertes par frottement.
Dans ces premiers modèles, les pertes par frottement étaient généralement décrites à l'aide de l'équation de Darcy-Weisbach, ce qui donnait lieu à une équation clé décrivant le flux divisé. Ces connaissances de base sont essentielles pour comprendre les modèles de collecteurs et de réseaux. Par exemple, une jonction en T peut être représentée par deux équations de Bernoulli, correspondant aux conditions d’écoulement aux deux points de sortie. Cependant, les résultats expérimentaux indiquent que les fluides ont tendance à s’écouler en ligne droite bien plus que verticalement, ce qui remet encore une fois en cause les hypothèses des modèles traditionnels.
L'effet d'inertie du fluide fait que l'écoulement préfère une direction rectiligne, ce qui a été expliqué par les recherches de Wang.
Wang a mené une exploration approfondie de la distribution des flux dans ses recherches, en mettant l'accent sur la relation entre le flux, la perte de pression et la configuration structurelle en intégrant les principaux modèles dans un cadre théorique unifié et en développant le modèle le plus général. Relation directe. En particulier, Wang a souligné que l'hypothèse de débits égaux ne peut être obtenue que dans deux canaux d'écoulement de même diamètre dans le cas d'un écoulement laminaire à faible vitesse.
En préservant l’équilibre de la masse, de l’élan et de l’énergie, Wang dévoile les mystères de l’écoulement dans le collecteur.
Récemment, Wang a mené une série d'études et découvert les équations de base pour les agencements de division et de collecte de flux, en forme de U et en forme de Z. Ses recherches ont montré que des relations mathématiques peuvent être établies entre ces modèles de flux, permettant aux concepteurs d’ajuster les configurations de processus en fonction de différents besoins.
Ces modèles maîtres ne sont en fait que des cas particuliers d’un ensemble plus large d’équations, qui fournissent des informations importantes pour les applications de conception.
Pour concrétiser ces théories, Wang a proposé des solutions analytiques pour chaque modèle d'écoulement. Ces équations différentielles ordinaires non linéaires sont appelées équations. Depuis plus de 50 ans, la résolution analytique de ces équations constitue un profond défi pour les universitaires. Grâce aux efforts de Wang, ces solutions ont finalement été révélées en 2008, ce qui a des implications importantes pour l’équilibre de la distribution des flux et la conception des pipelines.
Wang a non seulement établi un ensemble de théories, mais a également proposé une série de processus de conception efficaces, de normes de mesure, ainsi que d’outils et de lignes directrices de conception pour assurer une répartition uniforme du trafic.
Ces études aident non seulement à comprendre le modèle de fonctionnement du fluide à travers le collecteur, mais fournissent également un support pour les futures innovations de conception. Face à des exigences de débit de plus en plus complexes, comment les recherches futures permettront-elles de faire progresser la théorie et la pratique de la dynamique des fluides pour relever les défis des applications du monde réel ?
