文丘里效应

文丘里效應(也稱為文氏效應,)。此現象以其發現者,義大利物理學家文丘里(1746–1822)命名。這種效應是指在高速流動的氣體附近會產生壓力減少,進而產生吸附作用。利用這種效應可以製作出文氏管。

作用原理
当气体或液体在文丘里管里面流动,因著連續性方程式在管道的最窄处,速度达到最大值,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。整个湧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。

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:

:p_1 - p_2 = \frac{\rho}{2}\left(v_2^2 - v_1^2\right)

其中\scriptstyle \rho\,,是流体的密度,\scriptstyle v_1是(慢)流体速度在管道较宽,\scriptstyle v_2是(较快)流体速度,其中管是较窄(如在右图可见)。

阻扼流动
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)。

应用
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。比如在水族馆水循环系统中充当去浮沉的装置(分离器)。又比如在化学方面用于为液体除去气体;亦或者于物理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。

参見

  • 地面效应
  • 伯努利定律
  • 拉伐尔喷管
  • 本生燈
  • 皮托管

参考资料
外部链接

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