【i专栏】神奇好玩的流体现象系列(三) | 特斯拉单向阀

科技   科技   2024-09-08 15:55   浙江  

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        提起特斯拉,大家首先想到的肯定是它的电动汽车,尤其是近年来特斯拉的电车在中国和世界市场上卖的非常火,小编身边的很多朋友也都开着特斯拉品牌的电车。然而,特斯拉其实最初是个人名,他(尼古拉·特斯拉,美国发明家、物理学家、机械工程师、电气工程师)的发明远不止于此,他在交流电系统,远程自动化,感应电机等多个领域都做出了重要贡献。今天咱们一起看的就是一个叫做特斯拉单项阀(Tesla check valve的有趣设计。

        单向阀,顾名思义,就是只能朝着一个方向流动,反方向截止,非常容易理解。一般的单向阀是这样的:

通过一个弹簧压着小球,用压力顶开弹簧然后让流体过去


还有这样的:

利用小球的重力和凹槽堵住流道,用流体的浮力顶开小球使流体过去


而特斯拉阀长这个样子:


什么原理?

        注意到了吗,特斯拉单向阀没有打开和关闭的活动部件而是由一系列“相互连接的泪珠状环”结构组成,它的工作原理主要基于流体在通过阀门时产生的不同流阻。具体来说:

1)当流体正向通过阀门时(流动从右到左),其流动路径相对顺畅,流阻较小,流体能够顺利通过。

2)而当流体反向通过阀门时(从左到右),其流动路径会变得复杂,部分支流进入侧面的流量控制段,然后翻转返回时候产生180°的转向,与中心通道中的原来的流体产生对流,冲撞混合并产生涡流和能量损失,从而增大流阻,使流体难以反向流动。而且并排设定的很多个环状障碍处都会产生这样的对流碰撞,逐级降低流动性,直至流体停止流动。这种正向与反向流动的巨大差别,实现了流体只能单向导通的功能。


这玩意有啥用?

       特斯拉单向阀因其独的单向导通性和无活动部件的特点,在多个领域具有广泛的应用,比如:

  1. 发动机和涡轮机:特斯拉阀可以泵送燃料、冷却剂、润滑剂以及其他气体和液体,控制流体的流向,从而提高发动机的效率和性能。

  2. 液压系统:在液压系统中,特斯拉阀可以控制液体的流动方向,提高系统的稳定性和可靠性。

  3. 其他领域:特斯拉阀还可以用于控制流体的温度,保持系统在适宜的工作温度范围内。

      此外,由于其独特的结构和原理,特斯拉阀在科学研究、实验室设备以及特殊工业应用中也有潜在的应用价值。研究人员表示,当流量不稳定时,特斯拉阀的工作效果更好;当流量呈脉冲或振荡时,特斯拉阀会将流量转换为平稳且定向的稳定流量。看来特斯拉单向阀还真是一种具有独特优势和广泛应用前景的流体设备。

       那么各位小伙伴,你觉得这个特斯拉单向阀和你现在的工作,生活能碰撞出什么火花来呢?你觉得它还能用在哪里呢?快打开你的脑洞,和小编一起聊聊吧!




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