Onderzoekers van de Universiteit Twente ontwikkelden een theoretische methode voor het ontwerp van vloeistofnetwerken, die direct toepasbaar is voor wetenschappers en ingenieurs. De optimale diameter van de kanalen binnen een vertakkend netwerk wordt bepaald op basis van grafieken, zodanig dat het energieverlies van het netwerk minimaal is. Zelfs wanneer de kanaaldiameters niet optimaal zijn door praktische beperkingen, zoals standaardformaten in kanaalgroottes of toleranties, kan het energieverlies worden beperkt of tenminste gekwantificeerd. De resultaten zijn toepasbaar op een breed palet van systemen, zoals optimale verdeling van warmte bij thermische opslag, opschaling van 3D-printers, toevoersystemen van olie en vet ten behoeve van smering bij lagers en tandwielen, of het afvangen van CO2 en het ontwerp van kunstmatige longen. Het onderzoek is gedaan door Jan Siemen Smink, Kees Venner, Claas Willem Visser en Rob Hagmeijer (Faculteit Engineering Technology) en gepubliceerd in het Journal of Fluid Mechanics.
“De long is een voorbeeld van een vloeistof- of gasnetwerk dat zich vertakt. Wanneer we kijken naar de longen, dan zien we een structuur van kanaaltjes waar lucht doorheen wordt in- en uitgeademd. De luchtpijp splitst zich op in kleinere kanalen, die zich op hun beurt keer op keer opnieuw splitsen. Daarmee wordt de lucht in contact gebracht met een groot oppervlak, waardoor de uitwisseling van zuurstof en CO2 kan plaatsvinden”, legt Smink uit. “In de mens en in de natuur vinden we dergelijke netwerken in bijvoorbeeld het bloedvatenstelsel en de nieren, of in bomen van wortels tot en met de nerven van een blad. Deze natuurlijke netwerken hebben een zeer beperkt verbruik van energie, materialen, en ruimte en zijn daarom zeer efficiënt.”
Lees het fascinerend stuk op de site van UTwente.
