“特斯拉百年前设计的单向阀，如今看来依然牛B...
说到
尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）
相信很多人第一印象就是
交流电机以及远距离输电的发明人
但其实作为历史上一位被埋没的伟大天才发明家，特斯拉的光环非常的多：交流电之父、无线电之父、免费能源之父、雷达之父、X光摄影之父、太阳能之父、死光之父、飞碟之父、人造闪电之父、人造地震之父等等...
因正是如此吊炸天，堪称神一般的男人，就连今天著名的电动车特斯拉Tesla完全是蹭了他的大名热度。其CEO埃隆·马斯克也将其称为最敬佩的人物，没有之一。
其一生发明的专利更是多达300多项，堪称“极客之父”，一生都窝在家里搞发明创造，甚至晚年依旧单身，把一生都贡献给了科学...
尼古拉·特斯拉诞辰150周年纪念邮票
而在他众多的发明专利中，有很多至今仍在使用，即便用不上的也对近代科技产生了深远的影响...今天就和大家聊一聊，其在1920年申请的专利——Tesla Valve特斯拉阀
下图为当时特斯拉
申请专利的设计图
 图源美国专利商标局
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特斯拉阀，又被称作瓣膜导管管道结构，是一个固定几何形状的、被动式单向阀。
它不同于我们常见的单向阀，都需要复杂的结构或运动来控制水流或气体...
特斯拉阀最大的特点就是无任何活动部件，无需输入能量即可实现流体的单向导通，这在大多数人看来是不可能的操作，但尼古拉·特斯拉做到了！不愧是最接近“神”的男人！
而特斯拉阀的巧妙之处，就在于一个个形状仿佛泪珠状，却又相互连通的管道结构。根据流体具有的惯性，这些固定的几何形状让流体在行进的过程中会有巧妙的变化。
比如，当流体从右侧进入时，虽然刚开始会遇到两个分流，但因为特殊的形状，只会有少部分流体会选择在上面的弯道绕路而行，而大部分流体依旧会沿着较粗的直线管道流动...
而当流体继续往前时，又会遇到一个相反方向的泪珠状结构，从第一个弯道处流过的部分流体因为无需再绕道，而是一条笔直的管道，所以前面分流的流体又会继续汇合，几乎形成一条直线，没有太多阻碍，然后反复前行...
换句话说，当流体从右侧开始流动时，特斯拉阀几乎没有太多的能量损耗。


但厉害的地方来了～当流体从左侧进入时，因为固定的几何形状结构，虽然依旧会被分流，但分流后遇到的管道结构又不相同，从上面弯道绕路而走的流体会在前进时遇到一个半环形墙壁，流体撞在上面会损失相当多的能量...
但还没有结束，紧接着流体又要旋转180°，这又会导致能量损失，最终与第一次分流后的流体汇合，而当两股相反方向的流体相遇时，颇有一种“狭路相逢勇者胜的意思，最终能量会再次损耗...
而当流体再次整装待发准备继续前进时，经历多次的阻碍，剩余能量本来就不多，但前面依然还有多个类似的几何固定形状...于是流体阻力越来越大，最终导致根本就流不出来...实现单向流体导通。
流体：啥意思？玩我！
换句话说，如果你用这样一根吸管喝水，方向拿对了，你可以轻松地把水吸进嘴里；但要是拿反了，对不起，恐怕你使出吃奶的劲，也只能吸一点点，甚至根本吸不了水到嘴里...
特斯拉阀对气体也是一样的，国外有一个博主就曾做过测试。。
在高速摄影机下拍摄，用喷枪对着特斯拉阀的左侧喷火，发现火焰难以从右侧喷出。
而交换一下位置，从右侧喷火，高速摄影机下可以清楚地看到火焰顺利快速的通过特斯拉阀。
这就是整个特斯拉阀的简单原理，根据尼古拉·特斯拉在专利申请中描述，这一串由11个流体控制的组件，当流体沿某一方向通过时，除了有表面摩擦外，几乎没有阻力，但是流体如果想从相反的方向流过几乎不可能。
而且随着固定几何形状的结构数量增加，相反方向的水流通过阀门的阻力会变得更大，最大甚至可以相差10～200倍...
不过有一个前提是，这需要考虑到流体的流速，因为当流体速度较慢时，阀门提供的阻力很小，无论是左侧还是右侧都会正常流出，但是一旦流速超过某个阈值，左侧的阀门的阻力就会增加，甚至产生反向湍流...
特斯拉阀内部虽然没有阻止流体运动的活动部件，但却仿佛自带“开关”，而这也意味着它具有更高的耐磨、耐用性，可以用很多材料来制造。目前已知已被广泛用于微流体和脉冲喷射发动机中，用来输送燃料、冷却剂、润滑油或其他气体和液体。
瑞士Pichoux峡谷因为修筑水坝截断了鱼类洄游之路。为了让鱼类能正常洄游，还特别参考特斯拉阀的原理设计了一个鱼梯，这样从上游下来的水流就被自动放缓，而鱼类洄游时的上行就变得容易很多。
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