本文要點

文丘里效應方程實際上意味著什么？

在哪里可以觀察到文丘里效應？

如何在 CFD 中更好地實現文丘里效應？

人們常說，數學是通用語言。這一論斷的依據可能是：物理現象和理論概念可以用符號和方程來呈現。我們確實可以將數學視為一種語言，但它需要依賴圖形來讓讀者理解。

事實上，因為觀察結果能夠輕松地以方程的形式表達，其可用性也在很大程度上得以提高。例如，由經常觀察和/或經常使用的參數組成的方程往往（在圖形上）很容易識別，并且（作為方程）被廣泛應用。其中一種情況是，當流經管道的流體受到限制時，其常見參數（速度、密度和壓力）會發生相應變化。該圖很好地呈現了廣泛應用的文丘里效應方程。

文丘里效應方程的圖形視圖

文丘里效應方程

實際上意味著什么？

文丘里效應以文藝復興時期的意大利科學家 Giovanni Baptiste Venturi 的名字命名，是流體力學中的一個重要概念，適用于許多科學學科。文丘里效應方程能很好地體現這個概念，如下所示。

該方程涉及三個重要的流體參數：壓力、密度和速度，當流經的面積減小時，流體流動從狀態 1 變為狀態 2。該方程在數學上等同于以下定義：

定義

文丘里效應方程表明，當流經的橫截面積減小時，流體的壓力差等于因收縮而產生的流體速度變化的平方乘以流體密度的一半。

文丘里效應方程表明了流體的質量和動量守恒，可用于解釋各種系統的流體行為。例如，將伯努利原理應用于不可壓縮的無粘性流體時。該方程強化了基本物理定律，可以輕松觀察且適用范圍廣泛。

在哪里可以觀察到

或應用文丘里效應？

也許大家不相信，但湍急的河流就是文丘里效應的一個例子

流體被迫流過較窄的區域，因而導致速度增加且壓力降低，這是很常見的自然現象。

自然界中發生的文丘里效應：

流體流經山口

河流中的急流

體內血管的血流量增加

此外，日常生活中的一些事件也是文丘里效應，例如在有風的情況下，門會自動關上；在高層建筑周圍，風力會增強。許多常見產品也利用了這種現象，例如以下列出的產品。

文丘里效應的常見應用：

樂器

真空吸塵器

噴嘴

化油器

霧化器

風洞（研究空氣動力學）

以上只列出了幾個示例，但從中可以看出，在涉及流體流動的商業產品中，文丘里效應具有廣泛的適用性。

利用文丘里效應方程可增加所產生的能量，許多系統都對這一點加以運用。例如，水力和氣動能源系統利用渦輪機產生更高的電量，這正是利用了流體流動速度的增長。另外，文丘里效應也可用于系統設計的 CFD 仿真和分析。

如何在 CFD 中

更好地實現文丘里效應

在許多應用中，要設計包含內部或外部流體流動機制或是受其影響的系統，文丘里效應是不可或缺的一個重要方面。這包括能源系統，例如電動機、發電機或其他基于渦輪機的設備。然而，分析這些系統的行為可能很復雜，需要準確的建模和精確的計算。

因此，應用文丘里效應方程的最佳方法是采用功能強大的分析工具，例如 Cadence 的 Fidelity CFD 軟件平臺。這包括集成了計算速度和評估工具的各種網格生成技術，可顯著提高設計和開發過程的效率。點擊文末閱讀原文跳轉閱讀推文，了解 Cadence 計算流體力學解決方案。