وبلاگ

 
ورتکس تیوب یک اختراع ابتکارانه از دو دانشمند به نامهای جورج ژوزف رانکیو و رودولف هیلش می­باشد، که جداگانه این دستگاه را در طول جنگ در دهه 1940 درست کردند.[1] به همین خاطر ورتکس تیوب را به افتخار این دو، رانکیو-هیلش ورتکس تیوب[1] نیز می­نامند.
ورتکس تیوب جریان گاز ورودی به لوله را به دو جریان جداگانه تقسیم می­ کند: یکی گرمتر و دیگری سردتر نسبت به ورودی. نکته جالب توجه در مورد این دستگاه، عدم وجود هیچ جزء متحرک، قطعه الکتریکی یا شیمیایی و یا کار ورودی به آن می­باشد. علی­رغم اینکه هندسه ورتکس تیوب ساده می­باشد ولی فرایند دینامیک سیالات و ترمودینامیک آن بسیار پیچیده می­باشد. تا کنون کارهای آزمایشگاهی، تئوریک و عددی فراوانی برای بررسی پدیده­ جدایش دما[2] در ورتکس تیوب انجام گرفته است. واضح است که با بهره گرفتن از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی[3] می­توان از پیچیدگی­ها و هزینه­ های مربوط به کارهای تجربی کاست.

-1 رانکیو-هیلش ورتکس تیوب

در قرن نوزدهم فیزیکدان بریتانیایی جیمز ماکسول پیشنهاد داد که یک سیستم با دو خروجی مجزای آب سرد و گرم عبوری از یک لوله می­توان ساخت که با باز و بسته کردن یک شیر کوچک کار کند. شیر باید به طور خودکار زمانیکه یک مولکول از آب گرم به آن می­رسد، باز و هنگامیکه یک مولکول از آب سرد به آن می­رسد، بسته شود.[2] این وسیله خیالی می­توانست به عنوان منبعی جهت دست­یابی به سیال­های سرد و گرم به طور همزمان باشد. این دستگاه که ابتدا با نام لوله جنّی ماکسول نامیده می­شد، یک قرن بعد به واقعیت تبدیل شد و امروزه به نام ورتکس تیوب شناخته می­ شود. شکل 1-1 یک طرح شماتیک از این دستگاه را نشان می­دهد که هوای متراکم ورودی را به دو جریان هوای سردتر و گرمتر تقسیم می­ کند. جذابیت این وسیله برای محققین همانطور که اشاره شد، عدم استفاده از هر گونه ابزار متحرک و یا کار ورودی به آن می­باشد.
شکل 1-1: نحوه عملکرد و اجزای یک ورتکس تیوب [3]
 
همانطورکه اشاره شد در اصل ورتکس تیوب به نام دو دانشمند شناخته می­ شود، اولی یک فرانسوی به نام رانکیو  که در سال 1933 ورتکس تیوب را کاملاً به طور تصادفی کشف نمود و دوم یک آلمانی به نام رودولف هیلش که در سال 1946 با انجام کارهای آزمایشگاهی جامع و انتشار مقاله­ای در این زمینه، دستگاه را با موفقیت ساخت و تست نمود. تحقیقات این دو نفر به صورت جزئی­تر در ادامه بحث می­ شود.