利用非定常泵送在湍流中节能

黏性耗散导致流体流动中的显著能量损失；在管道中，层流提供最小的流动阻力，而湍流则大幅增加壁面摩擦与泵送的能量需求。目前人们正投入巨大努力寻找降低湍流所致能量损失的新途径。本文提出一种简单新颖的减阻技术，其在内部流中实现了可观的节能，即便计入控制的能量代价之后亦然。我们的方法在于采用脉冲式泵送驱动流动，而非通常的恒定泵送。我们交替“泵开启”阶段（流动加速）与“泵关闭”阶段（流动自由衰减）。流动在加速期间周期性进入准层流态，并在减速期间转捩至更经典的湍流态。我们的数值结果表明，仅通过对系统中功率注入随时间进行调制即可实现重要的净节能。我们所获得的物理理解可帮助工业减少能源浪费，使其更廉价并通过减少有害排放保护环境。