天幕开课,未来知识唾手可得

第140章 无叶片涡轮机(2/2)

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古人们:啥水枪啊,没见过。

研究人员们:别说话,让我好好听听。

【你觉得这样还不得劲,转的太慢了,所以你给它套了个涡壳形状的套筒。

现在不往里面冲水,将里面引入蒸汽,蒸汽就会从涡壳的切线方向进入,经过圆盘,然后从涡壳的中心垂直方向排出。

起初如果蒸汽的速度很低,它与圆盘之间的粘性力会非常微弱,圆盘几乎无法转动,但随着蒸汽速度的提高,粘性力急剧增强,圆盘开始旋转。】

研究人员们:学完历史课上的工业革命之后就开始琢磨蒸汽机,可是没见过原型根本不知道从何下手,难道这东西就是蒸汽机?

【你很清楚,这里的关键在于蒸汽粒子为了保持旋转状态,需要向心力来维持。】

古人们:这个向心力学过了,挺不简单的……

【在相同速度下,越靠近圆心的蒸汽粒子所需的向心力越大,因此蒸汽粒子总是趋向于逃离圆心区域。

然而涡壳的出口恰好位于圆心,这些蒸汽粒子无法逃脱被排出的命运。

在这个过程中,你发现圆盘的速度越大,蒸汽粒子离圆心的距离越大,所以你瞬间醍醐灌顶。】

天幕下绝大多数古人:不是,等会儿,究竟是谁醍醐灌顶了??

一些研究人员:都说了,不懂的别说话了!烦人。

【这种螺旋形状能大大增加蒸汽与圆盘之间的接触面积,从而提高二者之间的粘性力。

到了这一步,你想将其再次优化,所以你引入了读大学时流体力学中一个重要的概念,那就是流动边界层。

这是什么意思呢?打个比方,在圆盘表面会形成一层固定的蒸汽粒子层,称为固定层。而上层蒸汽粒子会拖拽固定层,但固定层几乎不动,因此会损耗一部分能量传递给固定层,这种现象在流体力学中称为粘度。】

天幕下多数古人:哔哔——大学还有物理呢?好难啊,后面如果还有大学课程我也绝不学物理。

【基于这个原理,你设计了一个惊人的方案,增加圆盘数量至三个,这样一来,每个圆盘表面都会形成边界层,而两个边界层之间的区域则是流体自由流动的空间。

为了提高效率,你又减小了圆盘之间的距离,最大化的缩小了自由流动的空间范围,这样蒸汽粒子的能量就能够最大化的传递给圆盘。】

多数古人:听不懂,走了。

一些研究人员:有些人早该走了,自己学不会还干扰别人。

【接着你将其付诸实践,好消息是,它的转速非常高,达到了每分钟转,坏消息是圆盘的强度难以承受巨大的离心力而弯曲变形。

所以你不得不将转速调整至1万转以下,到这一步,你已经成功发明了无叶片涡轮机,虽然不能代替掉蒸汽机,但是搞成一台效率极高的泵还是没啥大问题的。】

听懂了的研究人员:明白了,马上去烧开水,只是不知道这涡轮机都无法代替的蒸汽机到底该如何做。

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