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吹吸大不同

4年前浏览4369


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

导  读:吸气和吹气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。

01 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。


02 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。


03、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. ��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。

声明:原创文章,首发我所理解的流体力学公众号【ID:Understanding_Fluid】-分享对流体力学知识的理解,讨论日常生活中的流动现象。如需转载,请联系我,欢迎下方留言与我交流。

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首次发布时间:2020-06-02
最近编辑:4年前
王洪伟
博士 | 教师 教书,也做科研,但主要是学习。
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