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為什麼流動的水,看起來卻像靜止一樣?這究竟是什麼原理?

明明是流動的水,為什麼看起來就像靜止了一樣,這些流水又究竟是如何做到靜止不動的呢?

為什麼流動的水,看起來卻像靜止一樣?這究竟是什麼原理?

這究竟是什麼原理?這主要歸功於一個被稱之為完美層流的流體流動方式。

流體的流動方式主要分為三種,流體分層流動,互不混合,互不干擾,稱之為“層流”也叫片流或穩流,漸漸增加流速,流線開始波浪起伏,其頻率和振幅隨流速的增加而增加。

這種流況我們稱之為“過渡流“。

當流速增加到一定程度後,流線不再清晰,流場中充斥著諸多小漩渦,此時流體的運動毫無規律。

有垂直於流管軸線方向的分速度誕生,該流體形式稱為”湍流“。在我們的平常生活中,層流鮮少出現,機緣巧合之時方能夠見到一次。那如何在生活中製作出一個完美的層流?

將一個氣球裝滿水,用膠帶在表面粘出一個口字,然後拿一枚鋼針迅速扎破口子的正中,然後你就會得到一個標準的層流了。整個水流一動不動,渾如一根呈拋物線軌跡的冰棒。可是隻要稍一碰觸外物曾流現象立馬會被打破,紊亂的湍流將迅速出現。

為什麼流動的水,看起來卻像靜止一樣?這究竟是什麼原理?

所謂的層流,不過是流體在常溫下給人的一種靜止不動的錯覺罷了。在整個流體運動中,每個水分子按精確的運動軌跡有條不紊的流動。下一個水分子完全踵上一個水分子的步伐,步態一致,毫無偏差。湍流則是流體質點的不規則運動,紊亂混雜無跡可尋。它們二者在傳遞動量、熱量和質量方面都大相徑庭。一般情況下,大自然中的流體都呈現出湍流狀態,如瀑布、溪流等。

為什麼流動的水,看起來卻像靜止一樣?這究竟是什麼原理?

流體是否出現層流?我們可以藉助雷諾數來進行預測。透過檢視水的黏度表,溫度在20攝氏度時,水的黏稠度為1釐泊。此後隨著水溫的降低。

為什麼流動的水,看起來卻像靜止一樣?這究竟是什麼原理?

為什麼流動的水,看起來卻像靜止一樣?這究竟是什麼原理?

黏稠度逐漸增大,當黏稠度增加到一定程度時,粘滯性對流動狀態的影響大於慣性對流動性的狀態的影響,此時就會出現比較規律的層流現象。

層流現象和湍流現象在我們的社會生產中都應用頗多。超級跑車的流線型車身

為什麼流動的水,看起來卻像靜止一樣?這究竟是什麼原理?

戰鬥機犀利的氣動外觀佈局。在微電子領域,晶片中也會透過層流來減少電流的損耗,而湍流在傳遞能量和動量方面都遠勝層流,因此被廣泛用在水利樞紐和電力工程上。如水車發電,就是利用水流的強大沖擊力,而風力發電則是利用大氣湍流的強大沖擊力。

僅僅是流體的兩種流動方式,就足以使人們的社會生產受益良多。其實知識就隱藏在我們的平常生活之中,只需要我們前去發掘並且加以利用而已。大自然就是一部名副其實的百科全書,充斥著方方面面的知識,我們需要的只是一雙能夠讀懂大自然的慧眼罷了。