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原帖由 ueber 于 3.7.2008 02:56 发表
用能量解释是没什么问题
不太明白的有一点,请教一下:
假设风扇置于一个圆柱形管道的中部,风向右吹。左侧速度 < 右侧速度 => 流入的总气流 < 流出的总气流。
请问哪里多出来的这部分空气?
哈哈,可以看出神木大虾是十分爱思考滴,而且思考的问题很有深度,是啊,风向右吹。左侧速度 < 右侧速度 => 流入的总气流 < 流出的总气流。哪里多出来的这部分空气啊?我觉得大虾绝对适合去学习流体力学专业.
首先,可以肯定地是,风扇在稳定运行时,除了满足能量守恒外,空气的流动还一定符合质量守恒定律,也就是说,流入的空气质量等于流出的空气质量,但是我要强调的是质量守恒,而不是体积守恒,(大家可以把所有的守恒定律都收集一下,然后你会发现你只能找到质量守恒定律,却找不到体积守恒定律)。所以你问题中的" 流入的总气流 < 流出的总气流" "多出来部分空气",这里的小于和多是指的体积上小于和体积上多,而其实质量是没有变的.
那么,体积是怎么多出来的呢? 首先我觉得要说清楚两个概念,第一个概念是"不可压缩流体",第二个概念是"可压缩流体",实际上所有的流体都是可以被压缩的,不过有些十分困难,有些十分容易而已.在理想情况下,我们就把一部分十分难压缩的流体干脆就看作是不可压缩的,称之为"不可压缩流体",而把一些比较容易压缩的流体称为可压缩流体. 比如,我们最最常见的两种流体,一是水,二是空气,水就可以认为是不可压缩流体,空气就可以认为是可压缩流体.
实际上空气是十分容易被压缩的,反之亦然,它同时也是极其容易膨胀的,空气在压缩和膨胀过程中满足理想气体的状态方程PV=nRT.即在温度不变的情况下,压力和体积成反比.当压力降低时,空气的体积就会膨胀.
风扇在稳定运行的时候,前后的压力是不一样的,风扇前面的压力要比风扇后面的压力低,而空气总是会从高压区自动向低压区自动流动的,所以,风扇转动的时候风才会不断地从后面把空气及时补给过来.(我建议大虾买本流体力学的书籍看一看,我觉得你在这方面绝对是有兴趣的) ,同样因为前面的压力低,这里的空气体积也因为膨胀的原因而使体积多了,但是,质量还是没有变,因为尽管体积大了 ,密度也小了.
写到这里,我想起来小时候小贩用的爆米花机了,哈哈, 做爆米花的时候,小贩拿着杯子在前面的漏斗里面缓缓的倒入沉甸甸的粮食,后面的出口里则飞快地涌出白花花香喷喷的爆米花,为什么,因为 粮食在爆米花机里膨胀了不知道几倍,现在想想,和这个风扇不正好相似吗? |
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