智能設備大大降低了旋轉零件的振動

EPFL博士機械工程領域的學生開發了一種設備，該設備大大削弱了由旋轉零件引起的流引起的振動，例如在螺旋槳，渦輪機和液壓泵的過程中。它的設備可以使用3D打印機生產，並且最近已獲得專利。

對於初學者來說，這是一個好運的經典案例。托馬斯·伯傑（Thomas Berger）剛剛在EPFL工程學校的機械工程領域開始了他的博士學位，當時他的專利發現是 發表在 科學報告場地

他的論文是在工作中建立的，他最初是大師的學生，但在3D打印機的幫助下。這導致了有前途的技術，目前吸引了投資者的興趣。

伯傑（Berger）在穆罕默德·法爾（Mohamed Farhat）領導的實驗室中進行了研究，該實驗室研究了用於應用的液體動力學，包括帆船和水力發電渦輪機。 “渦輪機在科學和工程方面都造成了特殊的問題，”也控制伯傑論文的法拉哈特說。

“我們努力通過對我們的出色設備進行實驗來解決這些問題。最大的問題與流動引起的振動有關，這是渦輪設計師以及操作員的主要問題。”

Berger系統的關鍵是消除導致大部分振動的渦旋。

強大的口袋旋風

當液體（例如空氣或水）流向障礙物時，會形成渦旋。它們是由飛機，渡輪，日內瓦湖和迪拜伯奇·哈里發的摩天大樓的翅膀之類的東西創造的。一旦液體開始以一定速度流過障礙物，交替的渦旋就會在障礙物的軌跡中產生，從而在其表面上施加壓力波動，從而導致振動。

這些漩渦可能非常強大，損壞了渦輪機甚至橋樑，就像1940年在美國的塔科馬·沃羅斯橋（Tacoma Warhrows Bridge）一樣。起初，工程師西奧多·馮·卡曼（Theodore von Karman）在1911年被確定，現在被稱為渦流。

1887年，當古斯塔夫·埃菲爾（Gustav Eiffel）在巴黎建造了330米高的塔樓時，尚未發現他的口袋渦流。 Farhat說：“塔的多孔結構無疑是為了保存它。” “這種結構減輕了強烈的渦流的形成。這是一個真正的好運的打擊！”實際上，正是這種孔隙率使伯格為研究的想法提供了想法。

工程師已經開發了各種解決方案來削弱口袋的渦旋，例如逐漸變細到形成渦旋形成的渦輪葉片的後邊緣。事實證明，這些決定在不同程度上有效，但並沒有完全擺脫問題。

輕巧的填充結構

伯傑說：“目前，只有理論不允許我們預測由這種配置引起的振動的幅度。”

這就是為什麼他決定使用實驗方法為其渦旋設備找到最佳設計。根據他在3D打印方面的經驗，他製作並測試了許多不同的形式和材料，在此過程中花費了很長時間。最後，他發現了幾何形狀，效果特別好。

伯傑說：“這是從數學獲得的一種令人興奮的形式，但也具有非常有用的機械性能。”該形式被稱為gyreid-由連續彎曲表面組成的三維結構，不僅是多孔和繞組的，而且也是淺且強的。

為了檢查gyreid，他粘了一個塑料橡膠，該塑料橡膠在鋼刀片後邊緣的3D印刷品上收到，並在一條小隧道中進行了實驗。結果是渦旋渦流的零形成，因此不是渦旋振動。

“這種特定形式按下芽中的渦流形成！”法拉哈特說。 “這不會改變刀片的生產力。”伯傑（Berger）通過將數學與編碼和三維計算機建模相結合而進行了發現。

但是，還有一個大問題：吉列德如何阻止渦流的形成？伯傑說：“我花了一些論文 – 我開始尋找解決方案，現在我正在努力找到科學的原因，”伯傑說。

如今，投資者對其有前途的技術表現出了興趣。下一步將在更困難的條件下（例如內部渦輪機）測試。