테슬라 밸브

Tesla 밸브의 단면, 원래 특허 출원으로부터 캐비티 디자인을 표시.

업스트림에서 주입된 염료를 사용하여 Re=200에서 스트림라인 흐름 시각화:

(a) 전방 방향. 두 개의 인접한 필라멘트가 작은 측면 편향만을 가지고 도관의 중앙 복도에 남아 있다.

(b) 역방향. 필라멘트는 주기적인 구조물을 벗어나 점점 더 날카롭게 꺾인 후 '섬'을 중심으로 재배열되고 혼합된다.
(c) 및 (d) 영상을 확대

발명가에 의해 발판 도관으로 불리는 테슬라 밸브는 고정형 지오메트리 패시브 체크 밸브다. 유체가 움직이는 부품 없이 한 방향으로 우선 흐를 수 있도록 한다. 이 기기는 1920년 발명품으로 미국 특허 132만9559점을 받은 니콜라 테슬라의 이름을 딴 것이다. 특허출원은 발명을 다음과 같이 기술한다.^[1]

도관의 내부에는 확대, 휴식, 투영, 배플 또는 양동이 제공되며, 표면 마찰 이외의 한 방향으로의 유체의 통행에 사실상 아무런 저항도 제공하지 않지만, 반대 방향으로의 유체의 흐름에는 거의 감당할 수 없는 장벽이 된다.

Tesla는 흐름 조절 효과를 증가시키거나 감소시키기 위해 11개의 흐름 제어 세그먼트를 사용할 수 있지만, 그러한 세그먼트의 다른 개수를 원하는 대로 사용할 수 있는 한 가지 가능한 구조를 도면으로 나타내었다.

움직이는 부품이 없는 테슬라 밸브는 특히 펄스제트 등 압력반전이 잦은 애플리케이션에서 마모 및 피로에 대한 내성이 훨씬 강하다.^[2]

고정밸브 마이크로펌프 내 테슬라 밸브의 마이크로그래프로, 오른쪽에서 왼쪽으로 흐름이 제한됨^[3]

테슬라 밸브는 미세유체 용도에^[4] 사용되며 다양한 소재에서 확장성, 내구성, 제작 용이성 등의 장점을 제공한다.^[5] 그것은 또한 매크로 유체 어플리케이션에도 사용된다.^[6]

테슬라 밸브 작동 원리:
상단 그림은 차단 방향의 흐름을 나타낸다. 각 세그먼트에서 유체의 일부가 회전(빨간색)되어 전방 흐름(검은색)을 방해한다.
아래 그림은 방해받지 않는 방향(파란색)의 흐름을 보여준다.

2개, 4개 세그먼트를 가진 테슬라 밸브의 1회 연산 유체역학 시뮬레이션 결과, 차단(또는 후진) 방향의 흐름 저항은 비임프(또는 전진) 방향보다 각각 15배, 40배 높았다.^[7] 이는 그의 다이어그램에 있는 밸브 도관에서는 "이 장치가 약간 새는 밸브 역할을 할 수 있도록 대략 200의 압력 비율을 얻을 수 있다"는 테슬라의 특허 주장을 뒷받침한다.^[1]

그러나 원래 설계를 포함하여 꾸준한 흐름 실험에서는 2~4의 범위에서 두 저항의 비율이 더 작다.^[6] 또한 이 장치는 맥동 흐름과 함께 더 잘 작동하는 것으로 나타났다.^[6]

디오디시티

밸브는 한 방향의 흐름(후진)이 다른 방향(전진)보다 더 높은 압력 강하를 가지는 구조물이다. 이러한 흐름 저항의 차이는 진동 흐름에서 순방향 유량을 전방 방향으로 발생시킨다. 효율은 종종 방향 저항의 비율인 diodic $\mathrm {Di}$ $\mathrm {Di}$ ${\$ 로 표현된다 $\mathrm {Di}$

흐름 저항은 전기 저항의 옴 법칙과 유사하게 적용 압력 강하 및 결과 유량의 비율로 정의된다.^[8]

$R={\frac {\Delta p}{Q}}$ = $R={\frac {\Delta p}{Q}}$ $R={\frac {\Delta p}{Q}}$ Q ${\$ p $}{Q}}$ 여기서 $R={\frac {\Delta p}{Q}}$ $\Delta p$ $\Delta p$ $\Delta p$ 은 $\Delta p$ $Q$ 도관의 양 끝단 사이에 적용되는 압력 차이, $Q$ ${\displaysty Q}$ 유속.

The diodicity is then the ratio of the reversed flow resistance to the forward flow resistance: $\mathrm {Di} ={\frac {R_{\rm {r}}}{R_{\rm {f}}}}$ . If $\mathrm {Di} >1$ , the conduit in question has diodic behavior.

따라서 이변성은 동일한 유량에 대한 압력 강하의 비율이기도 하다.^[9]

\mathrm {Di} =\frac({\delta p_{\rm {r}}{\delta p_{\rm}}{f}}\오른쪽)_{Q}}

여기서 $\Delta p_{\rm {r}}$ $\Delta p_{\rm {r}}$ $\Delta p_{\rm {r}}$ ${\$ 은(는) 역류 압력 강하이고 $\Delta p_{\rm {r}}$ , $\Delta p_{\rm {f}}$ $\Delta p_{\rm {f}}$ $\Delta p_{\rm {f}}$ {\ $displaystyle \Delta p_{\rm {f}}$ 은(는) 유량 $Q$ ${\displaystystylease Q}$ 에 대한 전방 $\Delta p_{\rm {f}}$ 유압 강하 $Q$

동등하게, diodity는 동일한 레이놀즈 수에서 차원 없는 Hagen 수 또는 Darcy 마찰 인자의 비율로 정의될 수도 있다.^[6]

참고 항목

참조

^ ^a ^b "Patent #: US001329559". United States Patent and Trademark Office. Office of the Chief Communications Officer. Archived from the original on 3 January 2017. Retrieved 2 January 2017.
^ Mohammadzadeh, K.; Kolahdouz, Ebrahim M.; Shirani, E.; Shafii, M. B. "Numerical study on the performance of Tesla type microvalve in a valveless micropump in the range of low frequencies". doi:10.1007/s12213-013-0069-1. S2CID 109638783. Archived from the original on 2021-04-23. Retrieved 2021-05-12. Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
^ Forster, Fred K.; Bardell, Ronald L.; Afromowitz, Martin A.; Sharma, Nigel R. (1995). Design, fabrication and testing of fixed-valve micro-pumps (PDF). Proceedings of the ASME Fluids Engineering Division. 234. pp. 39–44.
^ Deng, Yongbo; Liu, Zhenyu; Zhang, Ping (28 Jan 2010). "Optimization of no-moving part fluidic resistance microvalves with low reynolds number". Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), 2010 IEEE 23rd International Conference on: 67–70. doi:10.1109/MEMSYS.2010.5442565. ISBN 978-1-4244-5761-8. S2CID 22740698. Archived from the original on 12 May 2021. Retrieved 12 May 2021.
^ Gamboa, Adrian R.; Morris, Christopher J.; Forster, Fred K. (2005). "Improvements in Fixed-Valve Micropump Performance Through Shape Optimization of Valves". Journal of Fluids Engineering. 127 (2): 339. doi:10.1115/1.1891151. S2CID 55961879. Archived from the original on 2021-05-12. Retrieved 2021-05-12.
^ ^a ^b ^c ^d Nguyen, Quynh M.; Abouezzi, Joanna; Ristroph, Leif (17 May 2021). "Early turbulence and pulsatile flows enhance diodicity of Tesla's macrofluidic valve". Nature Communications (12): 2884. doi:10.1038/s41467-021-23009-y. Retrieved 21 May 2021.
^ "Tesla's Valvular Conduit - Fluid Power Journal". Fluid Power Journal. 2013-10-23. Archived from the original on 2017-01-13. Retrieved 2017-01-13.
^ Nguyen, Quynh M.; Huang, Dean; Dean, Evan; Romanelli, Genievieve; Meyer, Charlotte; Ristroph, Leif (Oct 2020). "Tesla's fluidic diode and the electronic-hydraulic analogy" (PDF). American Journal of Physics. 89: 393. arXiv:2103.14813. doi:10.1119/10.0003395.
^ de Vries; Florea; Homburg; Frijns (2017). "Design and operation of a tesla-type valve for pulsating heat pipes". International Journal of Heat and Mass Transfer. 105: 1–11. doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.09.062.

외부 링크

유투브에 불이 붙은 테슬라 밸브 설명
Tesla Valve YouTube의 완벽한 물리학

[Patent-1] "Patent #: US001329559". United States Patent and Trademark Office. Office of the Chief Communications Officer. Archived from the original on 3 January 2017. Retrieved 2 January 2017.

[2] Mohammadzadeh, K.; Kolahdouz, Ebrahim M.; Shirani, E.; Shafii, M. B. "Numerical study on the performance of Tesla type microvalve in a valveless micropump in the range of low frequencies". doi:10.1007/s12213-013-0069-1. S2CID 109638783. Archived from the original on 2021-04-23. Retrieved 2021-05-12. Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)

[3] Forster, Fred K.; Bardell, Ronald L.; Afromowitz, Martin A.; Sharma, Nigel R. (1995). Design, fabrication and testing of fixed-valve micro-pumps (PDF). Proceedings of the ASME Fluids Engineering Division. 234. pp. 39–44.

[microvalves-4] Deng, Yongbo; Liu, Zhenyu; Zhang, Ping (28 Jan 2010). "Optimization of no-moving part fluidic resistance microvalves with low reynolds number". Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), 2010 IEEE 23rd International Conference on: 67–70. doi:10.1109/MEMSYS.2010.5442565. ISBN 978-1-4244-5761-8. S2CID 22740698. Archived from the original on 12 May 2021. Retrieved 12 May 2021.

[Micropump-5] Gamboa, Adrian R.; Morris, Christopher J.; Forster, Fred K. (2005). "Improvements in Fixed-Valve Micropump Performance Through Shape Optimization of Valves". Journal of Fluids Engineering. 127 (2): 339. doi:10.1115/1.1891151. S2CID 55961879. Archived from the original on 2021-05-12. Retrieved 2021-05-12.

[macrovalves-6] Nguyen, Quynh M.; Abouezzi, Joanna; Ristroph, Leif (17 May 2021). "Early turbulence and pulsatile flows enhance diodicity of Tesla's macrofluidic valve". Nature Communications (12): 2884. doi:10.1038/s41467-021-23009-y. Retrieved 21 May 2021.

[CFD-7] "Tesla's Valvular Conduit - Fluid Power Journal". Fluid Power Journal. 2013-10-23. Archived from the original on 2017-01-13. Retrieved 2017-01-13.

[electronic-hydraulic-8] Nguyen, Quynh M.; Huang, Dean; Dean, Evan; Romanelli, Genievieve; Meyer, Charlotte; Ristroph, Leif (Oct 2020). "Tesla's fluidic diode and the electronic-hydraulic analogy" (PDF). American Journal of Physics. 89: 393. arXiv:2103.14813. doi:10.1119/10.0003395.

[diodicity-9] Vries; Florea; Homburg; Frijns (2017). "Design and operation of a tesla-type valve for pulsating heat pipes". International Journal of Heat and Mass Transfer. 105: 1–11. doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.09.062.

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기타	해류의 전쟁 웨스팅하우스 전기 월드와이어리스 시스템 대중문화에서
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