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  我所理解的流体力学(八)吹吸大不同         
我所理解的流体力学(八)吹吸大不同
[ 作者:佚名    转贴自:https://zhuanlan.zhihu.com/p/144234906    点击数:54    更新时间:2020/9/14    文章录入:LA ]
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(八)吹吸大不同

(八)吹吸大不同

Spitwater Spitwater 北京航空航天大学 航空宇航推进理论与工程博士在读

吹气和吸气并不是相反的流动,而是两种截然不同的流动,吹出的气基本上是匀速直线运动,而吸气则是一种汇聚的加速运动。

同样的吸管,同样的距离,同样的力气,吹气可以熄灭蜡烛,吸气则不行

1. 吹吸不一样

下面的这种镜头在动画片里很常见,武侠小说里的吸星大法拍成视频也是飞沙走石地把人吸过去。但是吸气真的可以把远处的东西吸过来吗?各位试一下把吸尘器抬离地面几厘米,就会发现对地面的纸屑几乎完全没有作用。

想靠吸气把远处的东西吸过来是不可能完成的任务

实际上,生活经验告诉我们,吸气和吹气的效果是完全不同的。你可以轻松地吹灭几十厘米远的蜡烛,但如果你要是想吸灭蜡烛,恐怕离得很近直到烧了舌头都是做不到的。

站在电风扇前面可以感受到很大的风,但你要是站在风扇后面却几乎一丝风也感受不到。

为什么吹和吸有这么大的差别呢?难道它们不是相反的运动吗?这要看具体情况了。如果是用管子吹气和吸气,只考察管内的流动,吹和吸确实是相反的,差别只是流动方向不同。但如果看的是管口外面的流,就会发现吹和吸是完全不同的。

吹气时气体集中一股出去,横截面积小,速度大;吸气时气流从四面八方汇集,横截面积大,速度小。这就解释了为什么电风扇正面的风大,而背面的风小。

电风扇背面几乎感受不到风,而正面的风可以吹很远

2. 吹和吸的动量变化

吹气就是射流,气流依靠惯性沿直线运动,压力与环境压力相等。射流在侧面受环境静止空气的摩擦而减速,在远下游停下来,这是个等压减速过程,不能用伯努利定律解释。

吸气时,空气从远处流到进口的过程中,一定是加速的。因为远处的空气速度基本是零,而吸管的进口处有一个低压区,环境的流体在压差力的作用下向此处加速流动,符合伯努利定律。

在相同流量的条件下,喷气可以产生较大的推力,吸气则只能产生很小的“拉力”。这是因为吸气时气流是从四面八方过来的,不单是从管口对着的方向过来。

有一些生物利用了这个原理,比如海洋里面的鹦鹉螺。它只有一个开口,通过间歇地吸入和喷出海水,就可获得推力,“倒退着”游动。


3. 总结

1、吹气基本上是一维的流动,而吸气一定是三维的流动。

2、吹气时射流的压强和环境相等,吸气时越靠近管口气流压强越低,速度越大。

3、同样的功率,吹气的效果要比吸气强得多,所以清理电脑灰尘都是用吹气,吸气的好处是可以收集灰尘,但必须让管口尽量贴近落灰的物体才有用。


后记

喷气发动机真的会吸人和吸鸟吗?且听下回分解(发动机“吸鸟”吗)。


原作:王洪伟

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