Parmi les nombreuses inventions de Nikola Tesla (1856-1943), il en existe une particulièrement fascinante : la soi-disant « valve de Tesla » ou, selon le nom donné par l’inventeur serbe — naturalisé américain —, le « conduit à valve ». Il s’agit d’une structure hydraulique ou d’un conduit sans pièces mobiles qui permet l’écoulement d’un fluide dans une direction tout en restreignant ou en empêchant son passage dans la direction opposée. La demande de brevet (US 1329559) de 1919 décrit ainsi l’ingéniosité : « l’intérieur du conduit est pourvu d’élargissements, de dépressions, de saillies, de déflecteurs ou de réservoirs qui, bien qu’ils ne présentent pratiquement aucune résistance au passage du fluide dans une direction, à l’exception de la friction superficielle, constituent une barrière presque infranchissable pour son écoulement dans la direction opposée en raison des dilatations, contractions, déviations, inversions de direction, arrêts et redémarrages plus ou moins brusques et des transformations rapides et successives des énergies de pression et de vitesse. »
L’un des aspects importants de cette invention hydraulique est l’efficacité de son design, qui contrôle les fluides sans nécessiter de mécanismes externes. De plus, comme Tesla le souligne dans la demande de brevet, sa valve fonctionne dans une grande variété de conditions et peut être fabriquée à différentes échelles, allant des systèmes industriels aux dispositifs minuscules.
En effet, bien que la valve de Tesla soit passée inaperçue pendant des décennies, ces dernières années, avec les avancées des matériaux et des simulations informatiques, elle a de nouveau attiré l’attention des ingénieurs, techniciens et scientifiques. Ceux-ci trouvent son potentiel dans diverses applications technologiques, telles que les systèmes microfluidiques, les pompes à chaleur et les dispositifs médicaux.
Un exemple récent de son application se trouve dans la conception de systèmes de refroidissement à haute efficacité. De plus, son utilisation a été explorée dans des industries comme l’aérospatiale et l’automobile, où la minimisation du poids et de l’entretien est importante. En 2021, la Xiaomi Corporation — une entreprise chinoise fabriquant des téléphones, des articles électroniques pour la maison et des voitures électriques — a annoncé que certains de ses modèles de téléphones mobiles utiliseraient la technologie de refroidissement liquide en boucle. Eh bien, cette technologie utilise précisément une valve de Tesla pour garantir que l’écoulement du liquide de refroidissement soit unidirectionnel.
Une simulation informatique de dynamique des fluides avec la valve de Tesla comme protagoniste a montré que la résistance à l’écoulement dans la direction de blocage était environ 15 fois plus importante dans les conceptions à 2 segments, et environ 40 fois plus dans celles à 4, par rapport à la direction sans obstacles. Et ces paramètres correspondaient à ceux indiqués dans la demande de brevet. Cependant, les expériences de flux constant montrent des relations plus petites, dans la plage de 2 à 4.
Dans tous les cas, la simplicité de la valve de Tesla est un témoignage du génie de son créateur. Dans un monde qui cherche des solutions durables et efficaces, son invention pourrait avoir une importance en tant qu’outil pour relever les défis technologiques du futur. Ainsi, la valve de Tesla, grâce à sa capacité à restreindre l’écoulement sans avoir besoin d’électricité ni de pièces mobiles, est devenue une solution durable en termes de consommation d’énergie.
Si vous souhaitez en savoir plus et comprendre comment fonctionne la valve de Tesla, vous pouvez satisfaire votre curiosité avec cette vidéo:
Image d’en-tête : Cmglee – CC BY-SA 4.0
