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沖繩科學技術研究所(OIST)和米蘭理工大學之間的合作發現，當流體以間歇方式通過管道泵送時，運輸成本會顯著降低。
在他們最近發表在《科學報告》上的概念驗證研究中，研究人員使用數值模擬表明，當他們定期打開和關閉泵時，流體流動會在湍流和層流狀態之間不斷轉變。這降低了高達22%的能源成本——研究人員表示這個數字可以進一步優化。
層流，就像您慢慢打開水龍頭時看到的那種，流暢、流線型且節能。另一方面，湍流，例如水龍頭開足馬力時的湍流，是混亂且浪費能源的。
“如果你將墨水注入層流，你會看到一條清晰的墨水線沿著管道向下移動，但在湍流中，墨水會隨著每個流體粒子采用不可預測的路徑而擴散。這種小規模的混亂運動導致大量能量流失，”第一作者、現任博士GiulioFoggiRota解釋道。復雜流體和流動單元的學生。“層流是流體傳輸的理想選擇，但當粘性流體快速移動并大范圍移動時，系統自然會向湍流狀態演化。”
減少湍流，從而降低通過管道輸送流體的成本，可以帶來許多經濟和環境效益。流體的運輸占燃料最終成本的很大一部分，因此發達國家可以更便宜地過渡到液態氫。對于尚無法轉向綠色能源的發展中國家，石油和天然氣可能成為比木柴更實惠的能源替代品，木柴的使用會導致森林砍伐并產生比化石燃料更多的有害污染物。
在這項研究中，研究人員創建了一個代碼，當在強大的超級計算機上運行時，該代碼能夠模擬標準化的湍流。
科學家們運行了不同的場景，改變了泵開啟的持續時間、泵的強度(它加速流體的速度)以及每個開關泵循環的總時間長度。
他們發現長周期的特征是短而強烈的泵快速加速流體流動，然后是泵關閉和流體減速的長階段，最適合將流體保持在類似層流的狀態最長的時間。
對于下一步，研究人員希望嘗試更好地理解湍流狀態和類層流狀態之間反復轉變的物理原理。
MarcoEdoardoRosti教授說：“如果我們能夠更全面地了解為什么流體會因不穩定的泵送而表現得像它那樣，那么我們將更接近于找出節省最多能量的最佳泵送策略。”,誰領導OIST復雜流體和流動單元。
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