天才設(shè)計(jì)的特斯拉閥工作原理

特斯拉閥是天才科學(xué)家尼古拉·特斯拉發(fā)明的單向?qū)饬鏖y，無任何活動(dòng)部件，無需輸入能量即可實(shí)現(xiàn)氣流單向?qū)ā?/p>

其正向流動(dòng)與反向流動(dòng)差別巨大，不需要內(nèi)部進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)，利用空間結(jié)構(gòu)推動(dòng)氣體流動(dòng)，通過物理結(jié)構(gòu)加速氣體，減小氣體在運(yùn)輸中的能量損耗。

特斯拉閥門是一種固定幾何形狀的被動(dòng)單向?qū)ㄩy，可以使流體單向流通。因其具有固定的幾何外形，以此來彌補(bǔ)傳統(tǒng)閥門因需要可移動(dòng)部件而容易損壞的缺點(diǎn)，其可代替可動(dòng)閥。由于流體具有慣性，在不同方向通過閥門時(shí)，流阻不同，從而實(shí)現(xiàn)單向流通”。如下圖所示。 特斯拉閥門的正向流動(dòng)和反向流動(dòng)
特斯拉閥的工作原理：當(dāng)用點(diǎn)火器從閥門左側(cè)點(diǎn)火后，可以看到火焰在內(nèi)部通道里游動(dòng)的過程，就像在內(nèi)部形成的回流，而當(dāng)從反方向測(cè)試后，氣體流動(dòng)速度會(huì)變得更快，這些結(jié)構(gòu)就像是為火焰提供了加速作用。氣體在特斯拉閥中擴(kuò)張后再壓縮，壓差的變化產(chǎn)生推力使氣體更加快速的推出。 對(duì)于大多數(shù)管內(nèi)流動(dòng)來說，其流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力來自于壓力，即流動(dòng)由高壓區(qū)流向低壓區(qū)（當(dāng)然也有通過機(jī)械或其他手段使流體由低壓區(qū)向高壓區(qū)流動(dòng)，如壓氣機(jī)與飛機(jī)的進(jìn)氣道）。

對(duì)于驅(qū)動(dòng)力來自于壓力的流動(dòng)而言，其能存在流動(dòng)的核心原因就是流動(dòng)兩端存在壓差。流量的計(jì)算應(yīng)用出口處的總壓與環(huán)境壓力求出流速，進(jìn)而由出口截面積求出流量。

總結(jié)一下，水龍頭可以控制出水量可以解釋為，當(dāng)水龍頭打開到最大時(shí)，此時(shí)總壓損失最小，而水龍頭關(guān)上時(shí)，總壓損失最大。此閥的巧妙之處就在，流體順向流動(dòng)時(shí)，總壓損失較小，但流體反向流動(dòng)時(shí)損失極大，可以理解為從一側(cè)吹氣，出口壓力降到大氣壓力附近，驅(qū)動(dòng)壓力幾乎消失，就幾乎沒有流動(dòng)了，但需要注意的是，一般這時(shí)還是有細(xì)微的流動(dòng)（一般稱之為泄漏量），隨著閥長(zhǎng)度的增加，泄漏量會(huì)減小，到可接受的范圍內(nèi)（基本感受不到）即可認(rèn)為封住氣了。 1935年，特斯拉在其實(shí)驗(yàn)室打了一個(gè)深井，并在井內(nèi)下了鋼套管。然后，將井口堵塞好，并向井內(nèi)輸入不同頻率的振動(dòng)。

奇妙的是，在特定的頻率時(shí)，地面就會(huì)突然發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，并造成了周圍房屋的倒塌。當(dāng)時(shí)的一些雜志評(píng)論說：“特斯拉利用一次人工誘發(fā)的地震，幾乎將紐約夷為了平地”。這就是著名的特斯拉實(shí)驗(yàn)，這種小輸入強(qiáng)輸出的超級(jí)傳輸效應(yīng)稱為特斯拉效應(yīng)。它的本質(zhì)就是大家經(jīng)常說到的“共振”。

審核編輯：黃飛