回覆列表
  • 1 # 科技領航人

    “由於液體顆粒的頂部和底部之間存在壓力差,流體顆粒通常黏附在平坦和彎曲的表面,這種黏附的傾向被稱為康達效應(柯恩達效應)。”

    今天我們將揭示另一個影響我們所有人生活的奧秘——為什麼從杯子明明盛滿了液體而不溢位來?

    你可能會震驚地知道,導致你的飲料或酒不溢位的現象的原因,也被認為是為什麼飛機能飛的原因。這種現象叫康達效應,它解釋了流體與曲面的依合性。

    對於飛機,周圍的空氣粘附在機翼上,產生飛行所需的升力;而在杯子的情況下,裡面的液體粘附在彎曲的杯子唇上,只有當傾斜時,液體才沿著它的表面流淌。

    康達效應

    羅馬尼亞工程師和數學家亨利·柯恩達首先發現了這種效應。1910年,年輕的柯恩達正在測試他製造的康達-1910型飛機,這時他偶然發現了這一現象。飛機本身沒有離開地面;事實上,飛機在熱身時突然起火。然而,這不全是浪費,因為柯恩達確實注意到了一些不尋常的事情。

    圖注:亨利·柯恩達(Henri Coanda)

    他觀察到燃燒的氣體從發動機中流出,飛離飛機機身附近。隨後的實驗和研究最終使他肯定了我們現在所說的"康達效應"。柯恩達自己將這種效應描述為"從孔中冒出的流體噴射跟隨相鄰的平坦或彎曲表面,幷包裹周圍環境中的流體,從而形成較低壓力的區域。

    簡單來說,康達效應是流體(如空氣或任何其他液體)沿平坦和彎曲表面粘附和流動的傾向。

    噴氣式飛機從孔中排出噴射氣流,一起掃過周圍的空氣。然而,流出的噴射流速高於環境空氣,根據伯努利原理,以較高速度流動的流體具有較低的壓力,反之亦然。因此,低壓噴射被相對高壓的環境空氣所包圍。周圍的空氣從兩側推動噴氣式飛機,在中間平衡它。

    當在噴氣機的一側存在或引入固體表面時,將高壓環境空氣向上推,從而平衡噴射。因此,來自另一側的環境空氣迫使噴射向下,導致其粘附在表面。噴射繼續粘附在表面,即使它彎曲。

    圖注:流體康達效應盛滿杯子的康達效應

    回到我們的問題,盛滿酒或飲料的杯子不溢位來的原因有二。首先,由於液體的表面張力,阻礙了液體流動,其次,由於康達效應,液體分子粘附在杯子表面。

    杯子內的流體分子受到周圍空氣的環境壓力。當杯子中酒或飲料將要溢位流淌時,環境壓力迫使液體粘附在杯子表面。即使杯子的表面在嘴唇由圓弧彎曲,這些分子也會保持黏著。為了防止液體流淌,由於康達效應,重力必須克服液體的表面張力和液體黏附在杯子表面的合力。合力被證明太強,重力無法克服,所以儘管被子盛滿了飲料或酒,也不會溢位來。

    飛機升力的產生

    康達效應也被認為是為什麼翼形產生提升的原因,儘管這還沒有被證明。長期以來,人們相信翼子板產生提升是由於伯努伊利的原則,但使用模擬軟體進行的廣泛研究則持相反觀點。

    該假設假定上流和的空氣顆粒必須同時在尾部相遇。由於翼子板的上表面和底面不均勻,因此上表面的顆粒必須以比下表面粒子更高的速度移動才能同時到達尾部。上述,根據伯努利原理,流體的速度和壓力成反比。

    因此,底面的壓力比上表面更大,這種壓力差異會產生提升。然而,理論所依據的假設,即來自底部和頂部表面的粒子必須同時到達後緣,沒有邏輯解釋,被認為是荒謬的。

    在現實中,上流線的粒子在下流線的粒子之前到達尾部。此外,伯努伊利原則的適用僅限於同一流線型上的兩點,而不是兩種不同的流線型。由於這些原因,等過境理論已被否定。

    翼型的兩側是彎曲的,正如康達效應所暗示的,流體顆粒粘附在彎曲的表面。這種粘附力迫使氣流向下。要使流體黏附,粒子頂部的壓力必須大於底部。這也會在機翼的兩側產生壓力差,從而產生提升。此外,根據牛頓的第三定律,向下的流動(作用)以提升的形式產生向上力(反作用)。

    結論

    除了飛機升降外,康達效應的其他應用還包括水力篩分、振盪流量計、空調等。該效應還在計量學、汽車和醫學領域找到了應用。在汽車中,這種效果主要被汽車製造商用來控制廢氣,以及在某些流體分配器中,而在醫學中,這種效果出現在呼吸機中,幫助我們更好地瞭解人體心臟的線粒體迴流。但是,康達效果並不通用,並且僅在曲面的曲率不是非常銳利時才適用。因此,為了避免溢位您的飲料,放置杯子平面一定要保持水平,如果你想把杯中的液體倒出來,你需要迅速倒,同時保持杯在一個與水平面更大的角度!

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • IQOO neo和紅米K20 Pro,建議買哪一個?