特斯拉阀:能让火焰加速的神奇结构,你知道原理吗?
先来看一种常见的“单向阀”。很明显,和它的名字一样,流体只能沿着进水口方向流动,却无法从出水口向内回流。而今天介绍的“特斯拉阀”虽然也属于单向阀,却有些特殊,它的内部并没有阻止流体运动的活动部件。这不禁让人好奇,特斯拉阀是如何实现止回效果的呢?
单向阀
特斯拉阀
第一种情况:让流体从右侧进入。当遇到第一个分叉口时,虽然会出现分流的现象,但是只有极少部分流体会选择绕路而行,大部分流体从始至终都会沿着主干线流动,因此,这条路算得上通畅。
流体从阀门右侧进入
第二种情况:让流体从左侧进入,显然,在一开始流体就分道而行了,但是进入上方轨道的流体不得不在撞击木板后来一个180度大转弯,与下方流体相遇,二者又发生冲撞,单在这一个分叉口就损失了不少能量,后面的路可以说是寸步难行。
流体从阀门左侧进入
所以说,用火焰枪从特斯拉阀的左侧喷火,就会发现火焰难以从右侧喷出;而交换一下位置,从右侧喷火,高速摄影机下可以清楚地看到火焰顺利通过特斯拉阀。同理,将吸管做成特斯拉阀的形状,就变成了一个“单向吸管”,一端可以轻松地吸水,另一端则需要用尽力气才能勉强喝到水。
左侧喷火 难以通过
右侧喷火 顺利通过
特斯拉阀形状的吸管
1916年,尼古拉·特斯拉为该发明申请了专利,并于1920年获得专利。他对特斯拉阀给出了如下解释:“导管的内部设有扩大、凹陷、突起、挡板或铲斗,它们实际上不对流体在一个方向上的流动提供任何阻力,除了表面摩擦之外,它对相反方向的流动几乎构成不可逾越的障碍。”除此之外,他还对两个方向上的阻力之差进行了计算,并大胆推测,“反方向的阻力可能是正方向阻力的200倍。”
将特斯拉阀安装在水管上 可以实现限流效果
可是,既然“特斯拉阀”能够实现明显的限流效果,为什么几乎没有见到它的应用呢?
据说,在特斯拉申请专利不到一个月后,就申请了破产,他一直从事的许多雄心勃勃的项目也因此结束。而20年后,不仅该项专利到期了,人们也早已将它遗忘。
尼古拉·特斯拉