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航天将流体的魔力带入千家万户

发布于:2024-06-17 编辑:匿名 来源:网络

每次航天发射,现场的照片和视频都会震撼观众。

赞叹之中,你总会听到这样的声音:“真像煤气灶啊。

”确实,从视觉效果上来说,火箭发动机明亮的尾焰看起来确实有点像燃气灶的火焰。

毕竟,有些火箭发动机使用气体(甲烷)和氧气(液氧)。

但当谈到哪种设备最像火箭时,燃气灶可能不是最好的选择。

毕竟煤气灶上不了天堂。

这不仅仅是一个笑话。

使用同样的燃料,一个可以点火,另一个可以探索宇宙。

不同的是,火箭是一个复杂的系统工程,其中包含太多不明显但技术难度极大的设备。

这种复杂的系统工程也带来了更大的不确定性。

如何让火箭可靠也是一个大问题。

航天将流体的魔力带入千家万户

01 打扫完后,家里就有了这样一个让人感觉像航天指挥官的电器。

这款电器也被很多人认为是所有家用电器中最像火箭的。

同时,其被家庭成员接受的过程也是最为坎坷的。

它是,洗碗机。

如果他们会说话,相信很多家庭洗碗工都会含着泪水讲述一段“企业发展史”。

当购买洗碗机列入家庭预算会议时,往往会遭到家庭成员的一致反对。

反对的比例甚至比购买游戏机还要高。

毕竟,谁不是洗碗专家呢?洗碗机耗水,洗碗机耗电,洗碗机损坏餐具。

当面对“预算审委会”的三大疑点时,用数据和实验来一一攻克还是比较容易的。

手洗餐具的水和能源消耗取决于个人技能,但一篇经过同行评审的科学论文表明,洗碗机甚至比最精打细算的人还能节省更多的水。

“怎么可能?你一直听到洗碗机里流水的声音。

”当长辈得知洗碗机里的水可以反复循环使用时,他们就明白了,洗碗机省水,我不是吹牛,毕竟,当你在水槽里用手洗碗时,无论水龙头有多小,如果它逃跑了,它就会消失。

唯一难以用数据说服公众的就是清理效果。

当洗碗机的预算最终批准并安装后,每次使用时都会受到长辈的检查。

在最初的几个月里,大多数时候,洗碗机都可以完成它的任务。

长辈看着闪闪发亮的杯盘,赞许地点了点头。

信任是一点一滴积累起来的,但信任却是逐渐失去的。

当你打开盖子一次,发现洗碗机里躺着一个没洗的盘子时:“我说什么了?你还得用手洗啊!”所以,每次你都要像航天工业总司令一样仔细观察,看着洗碗机上的倒计时,一定要在长辈之前打开薛定谔的门。

如果碰巧有几个未洗的盘子,请迅速转移现场。

02 你可以永远相信航天技术。

近日,方太进行工厂参观直播,充分展示了“全能洗碗专家”方太洗碗机在研发和生产方面的技术创新。

在本次直播中,我们看到方太工程师介绍了与中科院力学所联合发布的高能气泡洗涤技术,为洗碗机添加了航天科技元素。

有航天科技加持,相信你的下一台洗碗机也能经受住长辈的审视,因为航天科技你永远可以信赖。

纳维-斯托克斯方程长方体真的在洗碗机中使用了航天同源技术吗?在我们了解航天如何帮助洗碗之前,我们必须首先了解人类的一个未解之谜。

洗碗机如何清洗餐具?大多数人不知道,因为安全设计确保当你在洗碗机工作时打开洗碗机的门时,所有清洁工作都会停止,仿佛是为了防止你窥探秘密。

事实上,洗碗机的工作方式与手工洗碗完全不同。

洗碗机中没有海绵或钢球。

它完全依靠各种喷嘴喷出的水流来“攻击”污垢。

在洗涤剂和加热的辅助下,水完成了餐具的清洗。

一言以蔽之,但要从原理上解释这一切,我们需要走到当今科学的最前沿。

03 当一切都是流体时,洗碗机喷嘴中的水将如何流动?这是个问题。

两千多年前,古希腊哲学家赫拉克利特说过:“τ? π?ντα ?ε?”这句希腊语是我贴的,意思是“一切都是流动的”。

一百多年前,法国科学家纳维和英国科学家斯托克斯写下了一组方程,称为纳维-斯托克斯方程,简称N-S方程。

这是一组数学上极其美丽的方程,从简单到简单。

这是什么意思?它描述了流体如何变化,无论是空气、水还是任何其他流体。

知道它现在是什么样子,通过这个方程,你就能知道它未来会发生怎样的变化。

如果你有兴趣,可以尝试求解这个偏微分方程。

如果解决了,至少可以获得百万奖金。

当年,某数学研究所悬赏百万悬赏七道数学难题,史称千年百万数学难题。

其中之一是找到纳维-斯托克斯方程的“平滑解”。

二十二年后,没有人能够从纳维先生和斯托克斯先生那里拿走这笔钱。

因此,一切都在流动,一切都是神秘的,从塑造地球山脉和山谷的岩浆流到蚊子如何穿过雨滴。

当涉及到流体力学时,总是会遇到问题。

即使你只是打开家里的水龙头,你也可以观察到一些全球性问题。

例如,打开水龙头然后快速关掉,如果你住在一些老小区,你可能会听到一连串的砰砰声,感觉水管有巨大的振动,就像有人用锤子敲击它一样。

这就是水锤效应,很难精确计算。

如果把水龙头调小一些,水顺利稳定地流到水槽表面,水槽里就会形成一个圆形的小“池塘”。

某处水面会突然上升。

这被称为“水跃”,也是一种极难计算的现象。

这都无法计算,那你还玩流体力学干嘛?您还有信心坐船或飞机吗?工程师永远不会等到科学完美解决才采取行动,他们有很多解决方案。

在工程实践中,流体力学虽然没有绝对完美的解,但可以通过模拟和实验来尽可能接近完美解,从而将其转化为经验。

04 航空航天,将流体的魔力变成现实 没有人比航空航天更能将流体力学发挥到极致。

每个人都会惊讶于火箭如何以极高的速度飞行以及在大气层中快速飞行的物体如何承受压力。

这是一个复杂的流体力学问题。

火箭内部也存在同样复杂的流体动力学问题。

不同的推进剂在极高的压力下被挤入燃烧室,混合燃烧,产生尾焰,推动火箭前进。

火箭喷出尾焰的部分叫做喷嘴,它有很多神秘之处。

许多航空航天爱好者认为,喷管因其迷人的曲线而成为火箭最美丽的部分。

该术语称为“拉瓦尔喷嘴”。

它是由瑞典发明家古斯塔夫·德拉瓦尔发明的。

它含有液体,火箭之父戈达德首次将其应用到火箭上。

这个喷嘴不寻常。

当火箭的尾焰穿过中间细、两端粗的管子时,速度将超过音速,释放出巨大的威力。

如果流体速度不是那么快,这样的管子被称为“文丘里管”。

它是由意大利科学家乔瓦尼·文丘里发明的。

他发现,具有粗细部分的管子在较薄的部分具有更快的流速。

,低压。

在炎热的夏天,某些走廊或角落特别受欢迎,因为那里的风总是比其他地方更强。

这些通风通道实际上是文丘里管的实际应用。

这种效应也可以用纳维-斯托克斯方程来描述。

如果您使用过透明水管给花园里的花草浇水,您可能已经注意到一个现象。

如果管子被弯曲或受压,管径变窄时,常常会产生一些气泡,并伴有嗡嗡声。

嗓音。

事实上,你在这里看到的也是一个文丘里管。

狭窄的地方流速快,压力低。

如果压力低到足以使水沸腾,水就会变成水蒸气。

水烧开不是需要很高的温度吗?不一定,压力越低,沸点越低,压力越高,沸点越高。

这也是高原人不使用高压锅煮饭的原因。

在管子的狭窄部分,压力足够低,足以使水在室温下沸腾。

该术语是空化效应。

05 不要低估泡沫。

你可能会说这没什么特别的,只是泡沫而已。

那你就低估了这个小泡沫了。

在火箭发动机中,空化发生在某处。

在哪里?在发动机泵中。

泵是一种压缩流体的机器。

燃油泵使用高速旋转叶片将液氧或煤油等液体压缩至极高的压力。

高速旋转,还记得文丘里管吗?速度越快,压力越小。

然后液体推进剂在泵叶片上变成空化气泡。

这种现象首先是在船舶螺旋桨中发现的。

好的螺旋桨固然坚固,但行驶一段时间后,就会布满小孔。

研究发现,这些空化气泡是罪魁祸首。

当这些不起眼的空化气泡破裂时,实际上可以产生数万摄氏度的高温和强烈的冲击波。

当然,这个范围很小,但足以在固体金属上啃洞。

这就是空化腐蚀效应。

在船舶螺旋桨和火箭发动机泵中,科学家们正在尝试减少这种空化腐蚀现象,例如改变叶片的形状。

在其他地方,空化腐蚀并不一定意味着破坏,也可能是一种建设。

例如,清洁牙齿。

啊,张开嘴,冲牙器就冲出酸水,牢牢粘附在牙齿上的牙垢、牙垢都被冲走了。

不,它们不是被冲走,而是被空化腐蚀吹走。

牙科冲洗器利用超声波产生空化来清洁牙齿。

如果洗碗机也用这种空化气泡来攻击油渍,那岂不是坚不可摧?方太工程师利用航空航天技术来驯服这些气泡。

他们利用拉瓦尔管的结构设计,改进了洗碗机喷嘴的内部结构,将水流范围增加了20%。

这次的水流不仅仅是水流,而是气液两相流,这意味着它含有大量的空化气泡。

过去,类似的空化射流已在工业上用于清洁“较硬的菜肴”,例如布满藤壶和贻贝的船底。

如果你有密集恐惧症,强烈建议不要搜索船底照片。

这些海洋生物分泌的生物胶是最强的胶水,比粘在盘子上的干米粒更难清洁。

在空化射流的冲击下,即使是这些难以对付的海洋生物也会被轻松清理掉。

在方太洗碗机中,工程师精确控制空化射流的能量,结合每秒30米的高速稳定水流和75摄氏度的高温,相比同类产品大大提高了清洁力。

尤其是那些细小的空洞,在爆发的时候,产生的冲击力堪比子弹的速度。

这个过程不仅是一个物理过程,液泡的破裂也会使水产生氧化自由基,对农药残留和病原菌有很好的去除效果。

这种水中混入了大量的空化气泡,不仅使水更干净,而且更节省水。

06 洗碗是一个系统工程。

有一次,当你在5、4、3、2、1点打开盖子时,你永远不会知道薛定谔洗碗机里的盘子上是否还挂着菜叶。

现在,5、4、3、2、1全套洗碗机和闪亮的餐具正等着您。

按下启动按钮后,方太洗碗机也开始倒数到5、4、3、2、1。

5、洗涤,空化浸泡水柱洗涤每一个角落。

4、消毒。

空化本身对微生物具有显着的杀灭作用。

在75摄氏度的持续高温下,餐具在洗碗的同时进行巴氏消毒。

3、烘干,陶瓷加热器配合热风,充分消除洗碗机内的水分,使餐具快速干燥。

2、除渣。

以往,洗完碗后残留物堆积在洗碗机内,不仅容易堵塞下水管道,而且还会产生异味和二次污染。

方太在行业内首创强制排渣水系统,污水残渣自动清理。

1. 存储。

过去,许多洗碗机被简化为橱柜。

现在,方太将洗碗机变成了更好的存储空间。

如果不经常使用,可以开启收纳模式,洗碗机会定期用热风烘干,防止餐具和洗碗机本身受潮、发霉、产生异味。

这些其实都是方太洗碗机所采用的具体技术。

事实上,与航天类似,洗碗机也是复杂的系统工程,甚至面临着比火箭更困难的考验。

毕竟,火箭的使命是明确的。

特定时间将在哪个有效载荷岛、哪个轨道以及哪个发射窗口发射是明确的。

如果超出设计参数,发射可能会中止、延迟甚至取消。

然而,在你按下启动按钮之前,洗碗机永远不会知道你的饭菜是一个人的粥和小菜,还是全家人的丰盛大餐。

面对如此复杂多变的任务,方太工程师需要依赖另一种航天技术——孪生数字仿真。

在开始实际建造之前,首先使用数字建模构建一个虚拟洗碗机,赋予它各种虚拟任务,查看它的完成情况,并在此基础上改进设计。

当然,虚拟仿真并不能完全取代真实环境中的测试。

毕竟纳维-斯托克斯方程还没有完全求解,所以我们无法用公式和方程来精确推导流体所有状态的变化。

因此,无论是航空还是航天,工程师都必须不断探索从数字仿真模型到比例风洞模型再到原型机飞行测试的各种工况下的运行情况。

我国航天工业目前的载人运载火箭是长征二号F型,它是优秀的长征二号家族中的一员。

长征二号诞生于20世纪70年代中期,距今已有近半个世纪的历史。

之所以使用这么老的火箭,是因为它已经经过了很长时间的测试。

工程师们对此非常了解,并且充分信任。

洗碗机虽然不是承载民族信赖的重要国器,但依然需要工匠精神。

作为厨房电器领域的领导者,方太用傲人的历史销量和对前沿技术的探索证明了值得每个家庭的信赖。

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