Einen besseren Turbo-Trichter bauen (überarbeitet)

Dieses Projekt ist ein Remake vonDas Turbo-Trichter-Ding: 4925561.

Das ursprüngliche Projekt sagt: "Wir alle wissen sehr gut, dass Wasser besondere Eigenschaften erwirbt, wenn es wirbelt, und in der Lage ist, mit einer höheren Geschwindigkeit durch enge Hindernisse zu fließen." - aber wissen wir das wirklich? Macht dieses Wirbeldesign einen besseren Trichter?

Wenn sich Wasser in unserem Trichter dreht, würde die Zentrifugalkraft dann nicht den Druck im Zentrum senken und den Durchfluss reduzieren?
Während das Wasser aufgrund von Druckeffekten etwas schneller durch eine Verengung fließt, wird das tatsächliche Wasservolumen durch die Fläche der Verengung reduziert. Wenn wir einen Trichter mit einem kleineren Auslauf machen, würde das Wasser langsamer fließen.

Ich frage, würde das Wirbelmuster auf der Schüssel des Turbo Funnels einen ausreichenden Einfluss auf den Wasserfluss während seiner kurzen Zeit im Trichter haben? Ich hatte meine Zweifel, aber es ist eine faszinierende Idee, also beschloss ich, es auf die Probe zu stellen.

Den Turbo-Trichter testen.

Ich beschloss, den Turbo-Trichter so weit zu verkleinern, dass er auf eine 1,5-Liter-Wasserflasche passt, damit ich die Zeit messen konnte, die es brauchte, um den Trichter zu leeren.

• Ich brauchte einen identischen Trichter, aber schlicht, ohne das Wirbelmuster, um ihn zu vergleichen.
• Ich fragte mich, ob die Richtung des Wirbels einen Unterschied macht aufgrund des umstrittenen Coriolis-Effekts? Falls dies der Fall ist, sollte der Turbo-Trichter mit Wirbeln in einer Rotationsrichtung schneller sein als der einfache Trichter, der seinerseits schneller sein sollte als ein Turbo-Trichter mit Wirbeln in der entgegengesetzten Richtung. Ich stellte Trichter mit Wirbeln in be
• Schließlich fragte ich mich, ob es tatsächlich schneller wäre, einen geraden Wasserfluss sicherzustellen, als ihn zu wirbeln. Ich schuf einen Trichter mit geraden Rippen, um diese Idee zu testen.
  Also, was war das Ergebnis?

Ich konnte keinen messbaren Unterschied zwischen den verschiedenen Designs finden. Der einfache Trichter war nicht langsamer als die anderen Designs.

Ich habe meine Design-Dateien in turbo_funnel_variations_small.zip und die gleichen Designs in voller Größe in turbo_funnel_variations.zip eingefügt, falls Sie mein Experiment wiederholen möchten.

Eine weitere Variation und Tests

Miskkin2 (der Schöpfer von Turbo Funnel) lenkt meine Aufmerksamkeit auf sein zweites Design (siehe die Kommentare zu diesem Ding) und erklärt das Wirbeldesign - siehe (Ein weiteres Turbo Funnel-Ding 4944971)[https://www.thingiverse.com/thing:4944971].
In der Beschreibung dieses Dings verweist er auf wissenschaftliche Studien, die zeigen, dass ein rotierender Fluss durch ein Rohr schneller verläuft, weil die Turbulenz die Verbindung zwischen der Flüssigkeit, die in der Mitte des Rohrs fließt, und der Flüssigkeit, die an den Wänden des Rohrs fließt, die durch Reibung verlangsamt wird, unterbricht.
Es gibt ein Papier auf Englisch, das den Effekt hier erklärt:https://arro.anglia.ac.uk/id/eprint/704518/1/Onimowo_2018.pdf

Das hat mich dazu gebracht, mich zu fragen, ob das Einbringen eines Wirbels in den Auslauf des Turbo-Funnels eine größere Wirkung haben würde als der Wirbel in der Schüssel.
Der Auslauf hat eine eher röhrenähnliche Form als die Schüssel. Da er einen kleineren Durchmesser hat, sollten die Reibungseffekte im Auslauf stärker spürbar sein. Ich habe mich auch gefragt, ob das Einbringen der Rotationsdrehung in die entgegengesetzte Richtung zur Drehung in der Schüssel die Turbulenz verbessern würde, indem der Wasserfluss stärker im rechten Winkel dazu fließt,
Ich habe Turbo-Trichter mit Auslauf-Drehungen in jede Richtung hergestellt (gemäß meinem dritten Foto) mit einem Formprofil, wie es in dem wissenschaftlichen Artikel beschrieben ist, den ich oben zitiere. Ich füge sie in turbo_funnel_twisted_spout.zip bei, falls jemand mein Experiment wiederholen möchte.

Ich habe sie getestet, indem ich sie unter voller Durchflussrate aus meinem Küchenhahn laufen ließ, um zu sehen, welche am effektivsten abfließen würde. Ich konnte in meinem (ziemlich groben) Experiment keinen praktischen Unterschied in der Leistung der verschiedenen Designs feststellen. Ich bin sicher, dass es einen Unterschied gibt, aber ich glaube, er ist zu gering, um ihn zu messen. Vielleicht könnte
Meine Schlussfolgerung ist, dass die Länge der Schale und des Auslaufs wahrscheinlich zu kurz ist, damit das Profil einen signifikanten Einfluss auf den Wasserfluss hat. Darüber hinaus ist das PLA, das ich zum Drucken dieser Trichter verwendet habe, teilweise wasserabweisend, so dass die Reibungseffekte gering sind.

Ein besserer Turbo-Trichter.

Das Bernoulli-Theorem besagt, dass die Durchflussrate proportional zum Quadrat der Höhe des Wasserkörpers ist. Wenn wir also einen Trichter mit viermal so hoher Höhe machen, können wir den Durchfluss verdoppeln. Ein sehr hoher Trichter wäre nicht praktisch, aber wir können einen schnellen Erfolg erzielen, indem wir die Höhe des Trichters erhöhen.

Der größte Gewinn an Durchfluss kann durch die Erhöhung des Durchmessers des Auslaufs erreicht werden. Durch die Erhöhung des Durchmessers um 40% habe ich die Durchflussrate des Turbo-Funnels verdoppelt. Der große Auslauf mit einem Durchmesser von 25 mm (ein Zoll) eignet sich gut für Treibstoffkanister, Rasenmäher usw. Ich habe eine "normale" Version mit dem ursprünglichen Durchmesser des Auslaufs für das Befüllen von

Prusa

I3 MK3S

Nein.

Nein.

Jeder

100

Dies wird am besten mit 105% Durchfluss und 100% Füllung gedruckt, um es wasserdichter zu machen. Verwenden Sie eine Schichtdicke von 0,20 mm oder weniger für ein gutes Finish.