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Pipelines ohne Turbulenzen sind machbar

Es könnte ein wichtiger Durchbruch in Sachen Energieeffizienz sein: Strömungsturbulenzen in Rohrleitungen lassen sich offenbar effektiv verhindern.

08.02.2018
Roland Ackermann
Foto: IST Austria
Foto: IST Austria

Forscher am Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) haben zusammen mit Kollegen vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation an der Universität Bremen eine Annahme widerlegt, die bisher stillschweigend als ausgemacht galt: dass Turbulenzen in Rohrleitungen eben Turbulenzen bleiben. Das Paper "Destabilizing turbulence in pipe flow", das jetzt in Nature Physics erschienen ist, beweist, dass sich turbulente Strömungen durchaus in laminare Strömungen wandeln lassen. Und: Die laminaren Strömungen bleiben sogar stabil.

Die Erkenntnis ist insofern wichtig, als sie enorme Energieeinsparungen verheißt. Denn turbulente Strömungen in Pipelines erfordern aufgrund des höheren Reibungswiderstands eine Menge Pumpkraft, die global gesehen etwa 10 % (!) des globalen Stromverbrauchs ausmacht. Ließen sich die Turbulenzen in einen gleichmäßigen Schichtenfluss verwandeln, könnte bis zu 95 % der Pumpenergie in Pipelines eingespart werden.

Bislang hatte man sich mit den Turbulenzen abgefunden und sich damit begnügt, sie möglichst gering zu halten. Das Team um Prof. Björn Hof hat nun dargelegt, dass es möglich ist, die Turbulenzen zu destabilisieren, sodass sie zerfallen und die Strömung laminar wird. Die Strömung bleibt danach auch laminar, sofern sie nicht wieder gestört wird.

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