Создание лучшей турбо-воронки (пересмотренная версия)

Этот проект является ремейкомВещь Turbo Funnel: 4925561.

В оригинальном проекте говорится: "Мы все очень хорошо знаем, что вода приобретает особые свойства, когда она завихряется и способна течь с большей скоростью через узкие препятствия". - Но так ли это? Действительно ли эта конструкция с завихрением обеспечивает лучшую работу воронки?

Если вода вращается в нашей воронке, то разве центробежная сила не снизит давление в центре, уменьшив тем самым поток?
Хотя вода течет несколько быстрее через сужение из-за эффектов давления, фактический объем воды уменьшается из-за площади сужения. Если мы сделаем воронку с меньшим отверстием, вода будет течь медленнее.

Я спрашиваю, будет ли узор в виде вихря на чаше Turbo Funnel оказывать достаточное влияние на поток воды в течение короткого времени, проводимого водой в воронке? У меня были сомнения, но это интересная идея, поэтому я решил проверить её на практике.

Тестируем Turbo Funnel.

Я решил уменьшить размер воронки Turbo достаточно, чтобы она поместилась в бутылку для воды объёмом 1,5 литра, чтобы я мог измерить время, необходимое для опустошения воронки.

• Мне был нужен идентичный воронка, но простой, без узора в виде завитка, чтобы сравнить его с оригиналом.
• Мне было интересно, влияет ли направление завихрения на результат из-за спорного эффекта Кориолиса? Если это так, то турбо-воронка с завихрениями в одном направлении вращения должна быть быстрее, чем обычная воронка, которая, в свою очередь, должна быть быстрее, чем турбо-воронка с завихрениями в противоположном направлении. Я с
• Наконец, мне стало интересно, действительно ли обеспечение прямого потока воды будет быстрее, чем её завихрение. Я создал воронку с прямыми ребрами, чтобы проверить эту идею.
  Итак, какой был результат?

Я не смог найти никакой заметной разницы между разными конструкциями. Обычная воронка не была медленнее, чем другие конструкции.

Я включил свои файлы дизайна в turbo_funnel_variations_small.zip и те же дизайны, но в полном размере, в turbo_funnel_variations.zip на случай, если вы захотите повторить мой эксперимент.

Другой вариант и тесты.

Miskkin2 (создатель Turbo Funnel) обращает моё внимание на его второй дизайн (смотрите комментарии к этому объекту), объясняя дизайн спирали - см. (Ещё один объект Turbo Funnel 4944971)[https://www.thingiverse.com/thing:4944971].
В описании этой вещи он ссылается на научные статьи, которые демонстрируют, что вращающийся поток через трубу течет быстрее, потому что турбулентность разрывает связь между жидкостью, текущей в центре трубы, и той, которая течет по стенкам трубы, что замедляется из-за трения.
Есть статья на английском языке, которая объясняет этот эффект здесь:https://arro.anglia.ac.uk/id/eprint/704518/1/Onimowo_2018.pdf

Это заставило меня задуматься, будет ли эффект от вихря внутри носика турбо-воронки больше, чем от вихря в чаше.
Носик имеет более трубообразную форму, чем чаша. Будучи меньшего диаметра, эффекты трения должны быть более заметными в носике. Мне также было интересно, не улучшится ли турбулентность, если повернуть вращающийся элемент в противоположном направлении по отношению к повороту в чаше, делая поток воды более перпендикулярным к нему, или же поворо
Я сделал турбо-воронки с изогнутыми соплами в каждом направлении (как на моём третьем фото) с профилем формы, описанным в научной статье, которую я цитирую выше. Я включаю их в архив turbo_funnel_twisted_spout.zip на случай, если кто-то захочет повторить мой эксперимент.

Я протестировал их, подключив к полному потоку воды из моего кухонного крана, чтобы увидеть, какой из них будет справляться с отводом воды наиболее эффективно. В своём (довольно примитивном) эксперименте я не смог заметить какой-либо практической разницы в производительности разных конструкций. Я уверен, что разница всё-таки е
Мой вывод заключается в том, что длина чаши и носика, вероятно, слишком коротка для того, чтобы профиль оказывал какое-либо значительное влияние на поток воды. Кроме того, PLA, который я использовал для печати этих воронок, частично водоотталкивающий, поэтому трение минимально.

Лучшая турбо-воронка.

Теорема Бернулли гласит, что скорость потока пропорциональна квадрату высоты водоема. Таким образом, если мы сделаем воронку, высота которой будет в четыре раза больше, то сможем удвоить скорость потока. Очень высокая воронка не будет практичной, но мы можем добиться быстрого результата, увеличив высоту воронки.

Максимальное увеличение потока может быть достигнуто путем увеличения диаметра сопла. Увеличив диаметр на 40%, я удвоил скорость потока в турбоворонке. Большое сопло диаметром 25 мм (один дюйм) отлично подходит для топливных канистр, газонокосилок и т. д. Я также включил "обычную" версию с оригиналь

Prusa.

I3 MK3S.

Нет.

Нет.

Любой.

100.

Это лучше всего печатать с потоком 105% и заполнением 100%, чтобы сделать его более водонепроницаемым. Используйте высоту слоя не более 0,20 мм для хорошей отделки.