新的泵送策略可以将流体运输的能源成本削减22%

冲绳科学技术研究所(OIST)和米兰理工大学之间的合作发现，当流体以间歇方式通过管道泵送时，运输成本会显着降低。

在他们最近发表在《科学报告》上的概念验证研究中，研究人员使用数值模拟表明，当他们定期打开和关闭泵时，流体流动会在湍流和层流状态之间不断转变。这降低了高达22%的能源成本——研究人员表示这个数字可以进一步优化。

层流，就像您慢慢打开水龙头时看到的那种，流畅、流线型且节能。另一方面，湍流，例如水龙头开足马力时的湍流，是混乱且浪费能源的。

“如果你将墨水注入层流，你会看到一条清晰的墨水线沿着管道向下移动，但在湍流中，墨水会随着每个流体粒子采用不可预测的路径而扩散。这种小规模的混乱运动导致大量能量流失，”第一作者、现任博士GiulioFoggiRota解释道。复杂流体和流动单元的学生。“层流是流体传输的理想选择，但当粘性流体快速移动并大范围移动时，系统自然会向湍流状态演化。”

减少湍流，从而降低通过管道输送流体的成本，可以带来许多经济和环境效益。流体的运输占燃料最终成本的很大一部分，因此发达国家可以更便宜地过渡到液态氢。对于尚无法转向绿色能源的发展中国家，石油和天然气可能成为比木柴更实惠的能源替代品，木柴的使用会导致森林砍伐并产生比化石燃料更多的有害污染物。

在这项研究中，研究人员创建了一个代码，当在强大的超级计算机上运行时，该代码能够模拟标准化的湍流。

科学家们运行了不同的场景，改变了泵开启的持续时间、泵的强度(它加速流体的速度)以及每个开关泵循环的总时间长度。

他们发现长周期的特征是短而强烈的泵快速加速流体流动，然后是泵关闭和流体减速的长阶段，最适合将流体保持在类似层流的状态最长的时间。

对于下一步，研究人员希望尝试更好地理解湍流状态和类层流状态之间反复转变的物理原理。

MarcoEdoardoRosti教授说：“如果我们能够更全面地了解为什么流体会因不稳定的泵送而表现得像它那样，那么我们将更接近于找出节省最多能量的最佳泵送策略。”,谁领导OIST复杂流体和流动单元。