我們還應該考慮另外一種作用,該作用也會造成從容器向外傾倒液體時產生有偏差的液體射流。這種作用就是“咕咚效應(glugging)”,它發生在空氣被吸入容器較狹小的開口去取代容器裡失去的液體的時候。這種作用使液體倒出的射流發生震動,即使在相對較高的傾倒速度的情況下,也會導致週期性的附壁效應。
附註:
因為液體具有圍繞某個表面流動這種一般趨勢,所以康達效應在許多場合都可以見到。這可用一個演示方法進行嘗試。在桌子上放一個直立的圓柱體(洗乾淨的酒瓶即可),把一支點燃的蠟燭放在它的後側。當你對著酒瓶吹氣時,儘管酒瓶明顯地擋住了吹出的氣,但蠟燭還是滅了。這是因為氣流沿著瓶子繞過並在另一側重新匯聚一處,而不是被偏轉散開。
現在拿一個頭發風幹機,調到冷風擋並讓氣流垂直向上。如果風乾機的口大約與乒乓球相仿,效果會最好。此時,可以把乒乓球放在氣流之中,球會在那裡十分歡快地上下跳動而不會掉下來(找到合適的點會有些難度,所以可能要試驗幾次才能成功)。這又是一個氣流黏附某個表面的例子。這裡氣流黏附的是乒乓球的表面,球也是因康達效應而被保持在某個位置。由於這種作用相當強大,如果想讓球離開風乾機,你將需要把風乾機傾斜,稍微偏離垂直方向,才能讓球的重力作用勝出。
想閱讀更多嗎?
在。allstar。fiu。edu/aero/coanda。htm網頁上,可以找到造於1910年的第一架真正的噴氣機“康達號1910”的照片,以及設計者的有關資訊。
◇歡◇迎訪◇問◇BOOK。◇
第22節:和弄著的東西(1)
和弄著的東西
假設你正在攪拌一杯諸如茶水之類的飲品,如果你攪拌得較快,為什麼杯中的茶葉會聚向茶杯中央?
單憑直覺,杯裡水中的東西應該向外而不是向內奔,那麼發生了什麼呢?街市上一些玩把戲的人可能會讓你相信茶葉片具有超自然的特性,但這種謊言中不存在真理。因此,我們必須立足於真理的古老基石——真正的科學。
所需的材料
散片茶葉(沏出水後應成一些單個葉片,袋裝茶不可)
一個茶杯或茶缸
熱水
一個小勺
要做的事情
把茶葉放入茶缸,倒入熱水,然後攪拌並觀察發生的情況。要是你有點口渴,實驗後還可以把茶水喝掉,如果願意不妨再加點檸檬、糖或者奶什麼的。但是如果你習慣了飲用袋茶,可要準備好用牙齒擋住茶葉。
會看到的現象
隨著攪動的開始,漂著的茶葉片全都會向茶缸的中央運動。在加速攪拌時,葉片會更加迅速地漂向中央。
究竟發生了什麼
※虹※橋※書※吧※BOOK。※
第23節:和弄著的東西(2)
答案就在發生於旋轉流體中的被稱為“壓力—動量平衡”的過程之中。我們攪動所形成的旋轉流體將會被保持在茶缸之中,而不是去衝破茶缸的四壁,這樣流體的旋轉形成的內力應該被流體內的梯度壓力抵消。壓力在中心位置最低並向茶缸壁的方向逐漸增高。思考一下拴在繩子一端被掄動的重物,繩子的拉力阻止了重物飛出。繩子的這個拉力就相當於茶水中的梯度壓力。
被攪動時,液體會被向外推,提高了茶缸壁的壓力,同時降低了中央位置的壓力。我們可以清楚地看到,隨著旋轉液體被推向外,在液體表面的中心形成一個小漩渦。事實上,要不是茶缸的四壁限制著茶水,它會輕而易舉地流出來灑在桌面上。因此,所有那些密度要比周圍液體小的漂浮顆粒,將向內朝著壓力最低的茶缸中央運動。
這說明了問題,但是還有較重的物體也向內運動。嘗試在茶水中放一些花生米甚至是小石子(記住這時不要用你最好的瓷器做實驗,而且即便你再渴,放入石子後的水最好還是不喝),你會發現花生米或小石子在你攪動茶水時仍然向中間匯聚。
茶缸較粗糙的缸底會產生較大的摩擦作用,比在液體接觸到的茶缸壁等其他部位要大,這是因為液體的旋轉面和茶缸底面平行。同時,空氣和旋轉液體在表面的摩擦作用是最小的,這使得液體運動要快一些。因此,在表面的較高壓力和底部的較低壓力之間也存在一個梯度。這導致形成了一個環流,即在攪動的作用下液體在表面向外運動,然後在茶缸壁附近向下,並沿著