物理问答！旋流流速会更快吗？

问题相关背景：
a.地漏下水慢  b.矿泉水旋流下降快 c. 漩涡除了内核区域，内圈速度大于外圈速度。

本人对于流体一窍不通，所以在solidworks 的flow simulation 进行试验
环境参数都设置相同的状态下，
在300mm长的管路上，A组是增加了旋流设计，B组是一条直管。

旋流

自己简单观察到的实验结果：
1、旋流设计的中心流速大于直流
2、数据表示整体旋流管路的平均流速<整体管路的平均直流
（但是动画演示却还是旋流快）呃呃呃我也迷糊了

问题原目的，
地漏下水慢，自己简单做个旋流管加快水流速度。
矿泉水瓶是因为增大进气量来增大流速，但是开放式的容器呃呃呃
求解


补充内容 (2021-9-27 17:30):
自己画的旋流管只有20mm长

ccoolllaaa 发表于 2021-9-28 14:45
太难了，回归本质，做了最简单两个测试。
1.solidwroks仿真模拟，通过改变对比旋流和直流的垂落流速对比
得 ...

SURF-
你把这个管道 加一个条件，再试试看： 试验管道 自西向东旋转 或 绕某点做圆周运动 或放置在做圆周运动的平台上，再次比较试试看？

SURF-
这个图用什么软件仿真模拟的，还是画的？你实践是通过软件还是实操测量？具体是用的哪一个软件仿真的呢？

Dus 发表于 2021-9-27 18:19
SURF-
这个图用什么软件仿真模拟的，还是画的？你实践是通过软件还是实操测量？具体是用的哪一个软件仿真的 ...

solidworks仿真模拟的

国外的下水管好多都是旋流式的，更有利于流通

嫦小娥 发表于 2021-9-28 09:40
国外的下水管好多都是旋流式的，更有利于流通

谢谢，但那个原理是什么能告诉我下吗，方便我搜索

ccoolllaaa 发表于 2021-9-28 09:43
谢谢，但那个原理是什么能告诉我下吗，方便我搜索

可能是离心力？

ccoolllaaa 发表于 2021-9-28 09:43
谢谢，但那个原理是什么能告诉我下吗，方便我搜索

SURF-
可以了解一下 物体在旋转或者圆周运动时所受的切向力，离心力，径向力，以及力的分解；切向加速度，径向加速度，特别是：科里奥利力。

ccoolllaaa 发表于 2021-9-28 09:43
谢谢，但那个原理是什么能告诉我下吗，方便我搜索

水流形成的漩涡，在北半球逆时针旋转，在南半球顺时针旋转。
当我们使用洗脸池或者抽水马桶后放水时，水流通常要形成漩涡从排水孔流出。

为什么会形成漩涡呢？
热心的物理学家这样告诉我们：由于地球本身的自转，使得在其表面流动的液体和气体（或称为流体），受到“科里奥利力”的作用。
科里奥利是19世纪法国数学家，他发现在旋转球体上移动的物体，会偏离其运动轨迹。这很容易理解，把等角速度旋转的物体本身看成是一个非惯性系，那么其中运动的物体受到惯性力的作用；
特别是，一个惯性力垂直于矢 方向，是因为沿矢 方向移动时候，其线速度会发生改变，也就是产生了加速度，这就是受力方向。在地球北半球，科里奥利力造成流体逆时针旋转，在南半球则顺时针旋转。这也是海洋环流、信风 以及 热带风暴多发生生成在在赤道的一个重要因素。

太难了，回归本质，做了最简单两个测试。
1.solidwroks仿真模拟，通过改变对比旋流和直流的垂落流速对比
得出，直流速度＞旋流流速
2.水槽放水速度测试，A水槽自然放水，B水槽破坏旋流，C水槽加强旋流
实验C因有太多不确定性仅供参考；A,B,C水槽为同一个水槽;A水槽自然防水会产生旋流；
结果得出，水槽水流完的速度以快到慢排列，B>A.>C
结论：直流速度>旋流速度（在开放容器中）

联想：那破坏自然旋流是否可以增加垂直下落流速？加快排水量？可以应用在哪些场景呢？

SURF-
针对你原本题目所指示的旋流与直流的试验，可以换一个生活中比较常见的小一点的例子。

有1.5升的瓶装矿泉水，或是相同的液态物质。倒置大概瓶口使其露出，看谁先把水漏完，谁的用时就少，相对的它的速度就快。
试验表明，当处在螺旋或基于初始一个物体旋流的情况下，它的中心只能在一定的空或空气气流带动压缩加速整个旋流向下，所以漏光的速度更快。

这个在生活中更加常见一些也容易，验证实验的物品也容易获取可以物质上长期坚持。

Dus 发表于 2021-9-28 14:49
SURF-
你把这个管道 加一个条件，再试试看： 试验管道 自西向东旋转 或 绕某点做圆周运动 或放置在做圆周 ...

用仿真软件模拟了，使管道以竖轴(y轴旋转，从0rad/s-1000rad/s旋转越快整体流速越慢

Dus 发表于 2021-9-29 01:46
SURF-
针对你原本题目所指示的旋流与直流的试验，可以换一个生活中比较常见的小一点的例子。

感谢那么深入的交流
我原目的是想让地漏下快下流，但问题本身根据容器可以简单分为两种状况讨论
1.矿泉水瓶的旋转加速是客观的事实，水是在一个封闭的容器内
2.地漏旋转落水是否能加速需讨论，水实在一个开放的容器内
一、
矿泉水瓶内水流旋转使得落水速度增加，其主要原因是因为减小了空气阻力，破坏了水在瓶口的表面张力，增大了进气速度即置换速度。
二、
而地漏或者水池落水的速度，以上因素影响甚小，微乎其微，可能是没有置换这一说法，因为内外大气压本来就是平衡的。
水池旋转落水，漩涡外围的水流势必行走的路程更远，速度也更慢，不确定的是，漩涡中心流速会不会因为离心力，压力更小而更快，从而带来整体流速的增加。

但测试证明，在开放容器内，水流旋转对于增加流速的效果不大，0rad/s-1000rad/s内多点测试，没发现多大差异。
结论：在封闭容器内，旋流流速会更快。在开放容器内，旋流流速会更慢。

联想：关于管道多采用旋流式的作用，我猜测，旋流也一定增加了冲刷能力，他们设计的主要目的是这个吧哈哈哈但我没查，说错了请纠正

Dus 发表于 2021-9-29 01:46
SURF-
针对你原本题目所指示的旋流与直流的试验，可以换一个生活中比较常见的小一点的例子。

刚开始以为旋流能加速，那地漏旋流也能加速落水，于是查了地漏产品专利，也没旋流地漏专利，还以为我可以简单设计个旋流地漏产品去申请发明专利了哈哈哈哈，实际上是因为自己一开始的认知就是错误的

ccoolllaaa 发表于 2021-9-29 11:21
感谢那么深入的交流
我原目的是想让地漏下快下流，但问题本身根据容器可以简单分为两种状况讨论
1.矿泉水 ...

SURF-
可以这样考虑，两种极端现象下的情况；
"我原目的是想让地漏下快下流，但问题本身根据容器可以简单分为两种状况讨论
1.矿泉水瓶的旋转加速是客观的事实，水是在一个封闭的容器内
2.地漏旋转落水是否能加速需讨论，水实在一个开放的容器内；
……增大冲刷应力等；"

只不过，地漏放于整个排水系统中，未必是全开放的结构；它单连通或分支连接的管道或箱体是封闭的，或者说是较长时间处于封闭的空间，来保证负压环境。
至于旋流和直流的速率，旋流在旋半径上的位置不同，其速度和整体路线平均速度也会不同，是否一定加快直流 径流的速率，还需要考虑系统结构与环境因素；仅仅单模拟元器件 未必能得到更有效的、符合常识的实验结果。旋流以及科里奥利力等作用与发现，本身也是从系统中考虑，在逐步分析得到的。
至于管道做成旋流，这个是工程学和生活上的考量多一些：
   工程与器件上材料与工艺难度相对的 增加，可作为销售亮点提高售价；同时有利于大宗、大集体流水作业，一定程度上削弱低端或劣势厂商 恶意竞争；
   生活上，适应水下楼的 旋转作用情况，也增加旋转中 应力，将不利于冲刷的东西旋转带入；同时，旋转带来的是流经的路径拉长，不仅仅是水流 还有其带动的空间其他气态物质。简单来讲，已经流到积水箱的废置物所散发的不良气味，攀爬回流而上的路径也增大了，将大大减少其气体的蔓延，此作用倒是和 反水弯、储水弯的效用相似。

Dus 发表于 2021-9-29 12:09
SURF-
可以这样考虑，两种极端现象下的情况；
"我原目的是想让地漏下快下流，但问题本身根据容器可以简单 ...

在理，你的分析思考更加缜密，思维更加广阔，感谢!

ccoolllaaa 发表于 2021-9-29 10:49
用仿真软件模拟了，使管道以竖轴(y轴旋转，从0rad/s-1000rad/s旋转越快整体流速越慢 ...

SURF-
这一步的抽象环境可能有一些不同，或许把它放在一个圆盘加速而他本身不加速 ，或者其他类似的环境中。毕竟在地球整体大环境下，我们是无法直接的明确的感受到大地旋转或运动。
若直接对物体做旋转，那么相当于把它放置在欧几里得空间绝对静止环境下。