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在开发动力式高速进排气阀过程中,我们应用到了流体力学的原理。用一个乒乓球和锥形漏斗很容易演示山动力式高速进排气阀的工作原理:将乒乓球置于锥形漏斗之上,沿轴向吹气,乒乓球将被悬浮在颈部(不会被吹出)。如果将漏斗倒置过米气流沿轴向由上向下吹,乒乓球也能够克服重力而恳浮在漏斗颈部。动力式高速进排气阀的原理同以上原理一样。高速气流在通过浮球时,由于浮球后部表面有显署的变化,浮球表面上的附面层一般发展不稳定,出现附面层分离,并在物体后形成旋涡尾流,此时物体所受的压差阻力很大,并且气体在浮球的后方由于流通面积的增大,流速变小,根据伯努利方程得:流速变小、压力增大。气流在浮球后面经过一个减速、护压过程。这样由于浮球上下部分存在压力差,就可以把浮球悬浮在阀体之内,不会被高速空气气流吹出。
我们可以简单地这样认为:除了重力之外,作用在浮球上的力有1.气流的冲撞力,它分布在与管径同面积的圆球表面上,其方向是使圆球吹出。2.气流的吸拉力,它作用在较大的球面上,其方向是拉住圆球向内运动,因此如果总的气流冲撞力小丁总的气流吸拉力,浮球就会保持向下;相反地如果总的气流冲撞里大于总的气流吸拉力,则浮球就会被吹出。
在实际应用上,因为可以定出被空气吹出的浮球直径,而水比空气更容易移动较大直径的浮球,因此,我们可以确定一个浮球直径与流束直径的比率,在该比率下浮球能够被水流推出而不会被气流吹出。通过实验我们将该比率与符合这一原理的合适阀体入口的圆锥度配合在一起,就达到了所理想的效果。在这种布置下,随着射流速度增大,吸拉力也增大。因此,任何速度的气流,哪怕是极限流速下的气流都可以顺利排出,而不会发生浮球被吹出提前关闭排气阀现象。