无需开关,就能让流体或火焰单向流动,特斯拉阀是什么原理?

如果想要将气体或液体等流体物质输送到某处 , 同时要避免回流 , 且能够控制流速 , 应该怎么办呢?
很简单 , 只需要安装一个阀门 , 用开关来控制调节就可以了 。那么不用开关行不行呢?行 , 早在100多年以前 , 一位伟大的科学家就设计了一种特殊的阀门 , 不需要开关就能够保证流体的单向流动 , 这个人就是特斯拉 , 而他所发明的阀门就称为“特斯拉阀” 。对于特斯拉这个人 , 我们应该是再熟悉不过了 , 他无疑是一位具有传奇色彩的科学家 , 在他的一生中 , 共取得了1000多项发明专利 , 其中最广为人知的科学成就有:交流电的发明、无线能量传输、无线电的发展和应用等等 。
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即便是现代 , 仍然有很多人将特斯拉视为自己崇拜的对象 , 更有企业家因敬仰特斯拉 , 而以他的名字来命名自己企业的电动汽车 , 使得这个名字更广为人知 。
不过令人感到遗憾的是 , 当我们打开很多搜索软件的时候 , 输入“特斯拉”三个字 , 在第一页都见不到这位科学家的身影 , 见到的只有汽车 。关于尼古拉·特斯拉 , 他的大多数发明都早已广为人知 , 而除了那些广为人知的发明之外 , 还有一些不太受关注的发明 , 其实一样可以称为经典 , 而且在未来很可能会被发掘出新的用途 , 比如我们所提到的“特斯拉阀”就是这样一个发明 。什么是特斯拉阀呢?就是一种不需要开关 , 就可以保证液体和气体等流体单向流动的阀门 。
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特斯拉阀是如何保证液体单向流动呢?
只要仔细看一看特斯拉阀的剖面图 , 就能够明白个中原因 。特斯拉阀采用了特殊的回路设计 , 当流体正向通过特斯拉阀的时候 , 流体会在每一个回路口分为两路 , 之后两路流体又会在下一个交汇口汇聚 , 并实现加速 。反之 , 如果流体反向流入特斯拉阀 , 流体同样会在第一个交汇口分为两路 , 并在第二个交汇口再次汇聚 , 不同的是 , 这一次 , 两路流体的流动方向是相悖的 , 所以就形成了极大的阻力 , 因此特斯拉阀只能够正向通过 , 而很难反向逆流 。特斯拉阀的设计虽然精妙 , 但安个阀门就能解决的事 , 有必要搞得这么复杂吗?
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一直以来 , 人们都认为特斯拉阀实际应用的价值不大 , 所谓未受重视 , 但现在这一情况正在悄然改变 。其实 , 特斯拉阀在流体输送领域的应用潜力是很大的 。
举个例子 , 在河流中生活着一类鱼 , 我们称其为回溯鱼 , 它们生活与河流的下游 , 但每年丰水期到来的时候 , 它们都会游回上游产卵 , 鱼卵孵化后会顺流而下 , 回到下游生活 。这个过程本来没什么问题 , 但由于人类修筑水坝 , 就阻断了回溯鱼的归途 , 那么怎么办呢?人类想出了一个办法 , 那就是修筑鱼梯 , 说白了就是给鱼搭建一个楼梯 , 让它们爬楼而上 。
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鱼梯的修建虽然给回溯鱼开辟了一条回家的路 , 但长久以来 , 鱼梯都存在着一个问题 , 那就是水流大小的问题 。
河流中的回溯鱼种类很多 , 体型大小不一 , 水流大了 , 有些鱼很难完成逆流而上的爬梯任务 , 而水流小了 , 浮力又不够 , 拖不起体型较大的鱼类 。于是就有人想到了将特斯拉阀应用于鱼梯的修建之中 。现在瑞士Pichoux峡谷的鱼梯就是根据特斯拉阀的原理修建的 。河水从上游反向流入“特斯拉阀鱼梯” , 由于遭遇了极大的阻力 , 所以水的流速很慢 , 而且流量越大 , 压力就越大 , 流速就越慢 , 所以既保证了水量 , 又限制了流速 。