加速装置

文丘里管展品介绍

发布时间:2024/10/2 14:40:06   
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资料来源:省科学技术协会

大家都知道螺旋桨飞机没有喷气式飞机飞得快,可这是为什么呢?要弄清这个问题,还要从两者的工作原理说起。我们知道,螺旋桨飞机是采用活塞式发动机,靠螺旋桨产生飞机前进的拉力。飞机上用的活塞式发动机跟现在汽车上用的发动机基本一样,只不过是轻巧一些、功率大一些。活塞式发动机工作时,带动飞机螺旋桨旋转,把空气向后吹,这样就产生反作用力作用在螺旋桨上。这股力量传到飞机上,便成为带动飞机前进的拉力。发动机的功率小,产生使飞机前进的拉力就小,飞机的速度就必然快不了。为了使飞机飞得快一些,人们千方百计地想办法提高发动机的功率。

但是,当航空活塞式发动机的功率大到足以使飞机速度达到公里/小时左右时,要想把飞机速度再提高一些就很困难了。一方面,因为螺旋桨的转速并不是无限的;另一面,当飞机速度快到螺旋桨相对于空气的运动速度接近音速时,螺旋桨前便产生一种空气波,像船在水面高速前进时出现的船头波一样,称为“激波”。科普展品生产厂家北京定致提示大家这种激波引起的阻力很大,使螺旋桨的效率立即急遽下降。不管发动机的功率多大,飞机仍然飞不快。因此,要使飞机飞得快,达到音速,活塞式发动机是无能为力的。而喷气式飞机就不同了,喷气发动机是靠空气和汽油燃烧,产生大量高温高压气体,向后喷射,产生推力使飞机前进。

喷气飞机发动机产生推力是牛顿的第三运动定律的实际应用。该定律表述为:“作用在一物体上的每一个力都有一方向相反大小相等的反作用力。”就飞机推进而言,“物体”是通过发动机时受到加速的空气。产生这一加速度所需的力有一大小相等方向相反的反作用力作用在产生这一加速度的装置上。喷气发动机产生推力是通过以极高速的燃气喷气流形式。由于高速喷射气流直接产生反作用力推动飞机飞行,不像螺旋桨飞机高速飞行时效率反会下降,所以喷气式飞机特别适于高速飞行。目前,有的喷气式歼击机最快已达公里/小时,即相当于两倍多音速。

而喷气发动机的一个关键原理就是文丘里效应。

文丘里效应,也称文氏效应。这种现象以其发现者,意大利物理学家文丘里命名。该效应表现在受限流动在通过缩小的过流断面时,流体出现流速增大的现象,其流速与过流断面成反比。而由伯努利定律知流速的增大伴随流体压力的降低,即常见的文丘里现象。通俗地讲,这种效应是指在高速流动的流体附近会产生低压,从而产生吸附作用。

利用这种效应可以制作出文丘里管。

文丘里管是测量流体压差的一种装置,先收缩而后逐渐扩大的管道。测出其入口截面和最小截面处的压力差,用伯努利定理(在水流或气流里,如果速度小,压强就大,如果速度大,压强就小)即可求出流量。

引射是伯努利原理的一个应用,如果对文丘里管吹入高速气流,在文丘里管的喉部会产生低压,这个低压会拉动文丘里管外上游的空气,和吹入气流混合,一起喷出文丘里管,最后文丘里管出口的气流流量大于吹入的气流。科普展品生产厂家北京定致提示大家理论和实验证明,拉动气流和吹入气流之比可以达到2比1,如果在机身或机翼上安装引射装置,就可以用较少的喷气发动机引出高压气流,产生较大的直接升力,这就是引射增升的基本道理。

喷气式发动机的内部构造与文丘里管相似,为入口向出口越来越细,这样导致通过的空气速度逐渐加快,从而达到为飞机提供更强劲动力的目的。

除了为喷气式发动机服务,文丘里管在现今科技发展中的还得到了其他广泛的应用。因为其制造和维护成本比较低,它可以在水族馆整个水循环系统中充当去浮沉的分离器。化学方面,文丘里喷嘴则用于对液体的去杂,或者用于测量流体的速度。同样,加油气压设备中的准备单元的加油嘴也是应用了文丘里效应。科普展品生产厂家北京定致提示大家还有某些机械构件及建筑物的通风也都用到了文丘里效应。基于文丘里效应制造的设备设施很多,如文丘里水膜除尘器、文丘里扩散管、文丘里收缩管、文丘里喷射泵、文丘里流量计等。



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