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Os segredos da dinâmica de fluidos que você não conhece: como Wang resolveu o mistério da distribuição de fluxo?
O fluxo de fluidos através de coletores é um fenômeno onipresente em vários processos industriais. Esse fluxo é particularmente necessário em situações em que uma grande quantidade de fluxo de fluido precisa ser distribuída em vários caminhos de fluxo paralelos e então coletada em um único fluxo de descarga, como células de combustível, trocadores de calor de placas, reatores de fluxo radial e sistemas de irrigação. Os coletores geralmente podem ser divididos em vários tipos diferentes: divisores, combinadores, coletores tipo Z e tipo U. Diante dessa organização de fluxo, a questão principal é como obter uma distribuição uniforme do fluxo e reduzir a perda de pressão.
Tradicionalmente, a maioria dos modelos teóricos são baseados na equação de Bernoulli e levam em consideração o efeito das perdas por atrito.
Nesses primeiros modelos, as perdas por atrito eram geralmente descritas usando a equação de Darcy-Weisbach, resultando em uma equação-chave que descreve o fluxo dividido. Esse conhecimento básico é crucial para entender modelos de redes e coletores. Por exemplo, uma junção em T pode ser representada por duas equações de Bernoulli, correspondentes às condições de fluxo nos dois pontos de saída. No entanto, resultados experimentais indicam que os fluidos tendem a fluir em linha reta muito mais do que verticalmente, desafiando novamente as suposições dos modelos tradicionais.
O efeito inercial do fluido faz com que o fluxo prefira uma direção de fluxo reto, o que foi explicado pela pesquisa de Wang.
Wang conduziu uma exploração aprofundada da distribuição de fluxo em sua pesquisa, enfatizando a relação entre fluxo, perda de pressão e configuração estrutural ao integrar os principais modelos em uma estrutura teórica unificada e desenvolver o modelo mais geral. Relação direta. Em particular, Wang destacou que a suposição de taxas de fluxo iguais só pode ser alcançada em dois canais de fluxo com o mesmo diâmetro no caso de fluxo laminar de baixa velocidade.
Ao preservar o equilíbrio de massa, momento e energia, Wang desvenda os mistérios do fluxo no coletor.
Recentemente, Wang conduziu uma série de estudos e descobriu as equações básicas para arranjos de divisão de fluxo, coleta de fluxo, em formato de U e em formato de Z. Sua pesquisa mostrou que relações matemáticas podem ser estabelecidas entre esses padrões de fluxo, permitindo que os designers ajustem as configurações do processo com base em diferentes necessidades.
Esses modelos mestres são, na verdade, apenas casos especiais de um conjunto mais amplo de equações, que fornecem insights importantes para aplicações de design.
Para concretizar essas teorias, Wang propôs soluções analíticas para cada modelo de fluxo. Essas equações diferenciais ordinárias não lineares são chamadas equações. Por mais de 50 anos, a solução analítica dessas equações tem sido um grande desafio para os acadêmicos. . Graças aos esforços de Wang, essas soluções foram finalmente reveladas em 2008, o que tem implicações importantes para o equilíbrio da distribuição do fluxo e o projeto de dutos.
Wang não apenas estabeleceu um conjunto de teorias, mas também propôs uma série de processos de design eficazes, padrões de medição e ferramentas e diretrizes de design para garantir uma distribuição uniforme do tráfego.
Esses estudos não apenas ajudam a entender o modelo de operação do fluido através do coletor, mas também fornecem suporte para futuras inovações de projeto. Diante de demandas de fluxo cada vez mais complexas, como pesquisas futuras promoverão ainda mais a teoria e a prática da dinâmica de fluidos para enfrentar os desafios das aplicações do mundo real?
