【什么是文丘里效应】文丘里效应

2019-11-22 - 文丘里

文丘里效应(也称文氏效应, 英语:Venturi effect)。这种现象以其发现者,意大利物理学家文丘里(英语:Giovanni Battista Venturi)(1746–1822年)命名。这种效应是指在高速流动的气体附近会产生压强减少,从而产生吸附作用。利用这种效应可以制作出文氏管。

【什么是文丘里效应】文丘里效应
【什么是文丘里效应】文丘里效应

当气体或液体在文丘里管里面流动,因着连续性方程式在管道的最窄处,速度达到最大值,静态压力(英语:Static pressure)达到最小值。气体(液体)的速度因为涌流横截面积变化的关系而上升。整个涌流都要在同一时间能经历管道缩小过程,因而压力也在同一时间减小。进而产生压力差,这个压力差用于测量或者给流体提供一个外在吸力。

【什么是文丘里效应】文丘里效应
【什么是文丘里效应】文丘里效应

对于理想流体(气体或者液体,其不可压缩和不具有摩擦),其压力差通过伯努利定律获得。

参照该图的右侧,利用伯努利方程在不可压缩流动(如水的流动或其它液体或气体的低速流量)的特殊情况下,在收缩的理论压力降由下式给出:

【什么是文丘里效应】文丘里效应
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其中 ρ {displaystyle scriptstyle rho ,} ,是流体的密度, v 1 {displaystyle scriptstyle v_{1}} 是(慢)流体速度在管道较宽, v 2 {displaystyle scriptstyle v_{2}} 是(较快)流体速度,其中管是较窄(如在右图可见)。

当涌流达到了声速,文丘里管将被称为拉法尔喷嘴(渐缩阔喷嘴)。

文丘里管在现今科技发展中的得到应用。因为其制造和维护成本比较低。实质意义上的一种应用就是在水族馆整个水循环系统中充当去浮沉的装置(分离器)。在化学方面的应用就是所谓的文丘里喷嘴,用于对液体的去杂(去除气体),或者用于测量流体的速度。

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同样,加油气压设备中的准备单元的加油嘴也是应用了这一原理。作为机械制造方面工业的标准部件文丘里管应用在“焊接压力分配器”,定义根据DIN19215与ISO5167。

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