淘客熙熙

主题:大墙国竟然没有人能懂的该如何做好一杯咖啡实在是大悲哀。 -- forger

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家园 那就再往细里说说

你前文提到“CFD同行”,所以我默认你具有流体力学背景和相关知识。这里我要指出的是,我说的CFD是Computational Fluid Dynamics,所谓计算流体力学是也。如果你所处的行业对CFD有其他解读,咱们或许一开始就说岔了。

从你文中看,你对可压缩流体或不可压缩流体的概念表示不明白,以及否认不可压缩流体是伯努利原理的前提之一,我只好说请看相关课本或下面两个链接。

- 这是百度百科关于伯努利原理的词条

- 这是维基百科关于伯努利原理的词条

请注意它们关于假定条件的说明,以百度百科为例

1. 定常流

2. 不可压缩

3. 无摩擦

4. 流体沿流线运动

我个人认为第一和第四其实重复了,定常流中的流体肯定只沿着流线运动呀。若有露怯之处请方家指教。

维基百科更全面一些,还把伯努利原理的应用扩展到了可压缩流体,这个我前文其实提到了。对可压缩流体应用伯努利原理需要做一些修正的。

好了,这是我要说的第一点。接下来第二点我想说的是,我们讨论的焦点是Forger在咖啡机上对伯努利原理的应用。所以我都是围绕咖啡机环境展开的。

- 工质是水,

- 压力是1bar - 15bar (Forger说高压应该是9-10bar就好),

- 入口和出口之间填满了压实的咖啡粉

- 入口和出口的流体流速都很低

以上条件下的流场不符合应用伯努利原理的条件呀。好吧,那咱们就硬上。在上面的词条链接中想必你也看到伯努利方程了,鉴于咖啡机的粉盒的尺寸,咱们先忽略掉势能项。假设

- 入口压力是10bar,速度为零,

- 入口和出口面积相同(虽然我觉得入口面积比出口面积大)

- 出口压力是1 bar,那么根据伯努利原理出口速度应该是多少呢?

我计算结果是1.3米/秒,就我们日常对咖啡机粉盒出口流速的观察,可能吗?1.3m/s啊。那还不滋得满世界都是啊。

OK,我们接着硬上。我前文提到过要实现Forger说的所谓低压沸腾,压力需要在0.5到0.6bar之间,咱们就用0.6bar算吧,并且假设咖啡粉颗粒之间的距离有粉盒出口那么大,(+﹏+)~狂晕一下先,那么其当地流速要多少呢。如果取入口处的10bar压力,速度是1.4m/s;如果取出口处的1bar,速度是0.3m/s。即使是0.3m/s的速度,那也是一秒钟就窜了30cm呢,对粉盒里的水来说貌似还是快到不可能呢。

最后,回到bernoulli chuck上来。我确实不了解这个东东的内部构造,但是只要它是伯努利原理的应用就不会玩出圈去,对吧。所以你不能因为我不了解这一个设备就给我扣个“猜想”的帽子,做工程的比较忌这个。这跟指着正规科研人员说人家是民科差不多意思了。结合我上面码的那些,我觉得我的确不是在“猜想”,也确实心安理得。

本来以为你作为熟悉bernoulli chuck的河友,可以在质问之后详细介绍一下这个东东,也好弥补我知识点的不足。可惜老兄的帖子戛然而止,搞得我揣着个问号不上不下的。没办法只好求助于度娘和狗狗。一搜之下略有收获。

原来bernoulli chuck中文叫做伯努利吸盘。下面是一些网上找来的示意图

图一

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图二

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图三

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图四

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图五

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基本上这个伯努利吸盘本身在我看来是一个产生高速气流的装置,真正伯努利原理发挥作用的地方是当吸盘和要被抓取的工件(也就是图中的waffer)距离很近的时候,围绕工件的气流实现了伯努利原理。工件上表面气流速度高,压力低,工件下表面流速为零,压力为1bar。从而得以将工件抓却。本质上跟下图的学生实验一样的,

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这个过程并不是你前文所说的吸盘内部产生低于大气压的压力,而是吸盘和工件之间的压力低于大气压。所以你的喷孔尺寸什么的根本就无关么。你说你“设计和应用”伯努利吸盘,却连内部外部都分不清,我表示小小不理解。

我平时工作中接触的压力范围多在1800-2700bar,最高到3000bar,最低不低于700bar,所以对“低压”流场关注程度比较低的说。不严谨之处还请多包涵。

综上所述,我认为Forger的基于伯努利原理的低压沸腾理论是说不通的。如果老兄还是对我的观点表示不赞同,我也无能为力了。咱们各自保留意见好了,君子和而不同嘛。

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