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無需開關,就能讓流體或火焰單向流動,特斯拉閥是什麼原理?

如果想要将氣體或液體等流體物質輸送到某處,同時要避免回流,且能夠控制流速,應該怎麼辦呢?

很簡單,隻需要安裝一個閥門,用開關來控制調節就可以了。那麼不用開關行不行呢?行,早在100多年以前,一位偉大的科學家就設計了一種特殊的閥門,不需要開關就能夠保證流體的單向流動,這個人就是特斯拉,而他所發明的閥門就稱為“特斯拉閥”。對于特斯拉這個人,我們應該是再熟悉不過了,他無疑是一位具有傳奇色彩的科學家,在他的一生中,共取得了1000多項發明專利,其中最廣為人知的科學成就有:交流電的發明、無線能量傳輸、無線電的發展和應用等等。

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即便是現代,仍然有很多人将特斯拉視為自己崇拜的對象,更有企業家因敬仰特斯拉,而以他的名字來命名自己企業的電動汽車,使得這個名字更廣為人知。

不過令人感到遺憾的是,當我們打開很多搜尋軟體的時候,輸入“特斯拉”三個字,在第一頁都見不到這位科學家的身影,見到的隻有汽車。關于尼古拉·特斯拉,他的大多數發明都早已廣為人知,而除了那些廣為人知的發明之外,還有一些不太受關注的發明,其實一樣可以稱為經典,而且在未來很可能會被發掘出新的用途,比如我們所提到的“特斯拉閥”就是這樣一個發明。什麼是特斯拉閥呢?就是一種不需要開關,就可以保證液體和氣體等流體單向流動的閥門。

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特斯拉閥是如何保證液體單向流動呢?

隻要仔細看一看特斯拉閥的剖面圖,就能夠明白個中原因。特斯拉閥采用了特殊的回路設計,當流體正向通過特斯拉閥的時候,流體會在每一個回路口分為兩路,之後兩路流體又會在下一個交彙口彙聚,并實作加速。反之,如果流體反向流入特斯拉閥,流體同樣會在第一個交彙口分為兩路,并在第二個交彙口再次彙聚,不同的是,這一次,兩路流體的流動方向是相悖的,是以就形成了極大的阻力,是以特斯拉閥隻能夠正向通過,而很難反向逆流。特斯拉閥的設計雖然精妙,但安個閥門就能解決的事,有必要搞得這麼複雜嗎?

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一直以來,人們都認為特斯拉閥實際應用的價值不大,所謂未受重視,但現在這一情況正在悄然改變。其實,特斯拉閥在流體輸送領域的應用潛力是很大的。

舉個例子,在河流中生活着一類魚,我們稱其為回溯魚,它們生活與河流的下遊,但每年豐水期到來的時候,它們都會遊回上遊産卵,魚卵孵化後會順流而下,回到下遊生活。這個過程本來沒什麼問題,但由于人類修築水壩,就阻斷了回溯魚的歸途,那麼怎麼辦呢?人類想出了一個辦法,那就是修築魚梯,說白了就是給魚搭建一個樓梯,讓它們爬樓而上。

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魚梯的修建雖然給回溯魚開辟了一條回家的路,但長久以來,魚梯都存在着一個問題,那就是水流大小的問題。

河流中的回溯魚種類很多,體型大小不一,水流大了,有些魚很難完成逆流而上的爬梯任務,而水流小了,浮力又不夠,拖不起體型較大的魚類。于是就有人想到了将特斯拉閥應用于魚梯的修建之中。現在瑞士Pichoux峽谷的魚梯就是根據特斯拉閥的原理修建的。河水從上遊反向流入“特斯拉閥魚梯”,由于遭遇了極大的阻力,是以水的流速很慢,而且流量越大,壓力就越大,流速就越慢,是以既保證了水量,又限制了流速。

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在魚梯修築上的應用,隻能算是特斯拉閥的小試牛刀,科學家發現,特斯拉閥的結構不僅對氣體和液體等流體起作用,對火焰一樣起作用。

特斯拉閥的特點就是,反向通過,壓力越大,阻力越大,速度越慢,乃至完全停止。而正向通過,則是壓力越大,速度越快,當火焰正向通過特斯拉閥的時候,會産生明顯的加速作用。加速火焰有什麼用?用處可大了,我們的火箭是如何飛上天的?靠的就是火焰的噴射,而提高噴射速度,就可以節約燃料。既然火箭用得上,噴射機也應該可以用,這一下應用的領域就上升到了航空航天工程,是以我們說特斯拉閥的應用潛力其實是很大的。

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