一种更简化更合理的顶滤设计

在其他地方看到的这么一篇好帖子，拿来和大家分享一下，主要以探讨为主，有意见的可以提出来

其它地方查阅或收集到的图纸和实例图：




【传统顶滤注水过程】
对于上面的顶部过滤实样和图纸，我做了gif文件，来展示注水过程和水体流动的过程。


【对于传统顶滤设计的理解】
为什么传统的顶滤设计中，总是包含两块距离很近的玻璃板呢？
我的理解是：其目的在于利用这个的玻璃挡板，使得水流由下往上升，从而达到前一格滤材被彻底浸润的目的。

然而，我认为上面这种两块紧挨着的挡板的设计是没有必要的。
我们可以看下面的图片：由于后面一块玻璃挡板的存在，前一格滤材被彻底浸润的目的一样可以达到。

【水流特性研究】
那么，如何设计一个合理的顶部过滤呢？
让我们先来了解一下水流的几个个基本特性。

【流体流动形态-稳流】
在一根水管中，假如管子足够光滑，当水流的流速在某个速度以内的时候，流体是以直线的方式前进的。流体这种流动形态，被称为稳流。

流体在稳流的状态下，如果在管道的中心点存在某种溶质（假设是一滴红墨水），溶质的扩散只是以热扩散的形式向四周缓慢散开，而没有搅动扩散的效果，因此，扩散的效果很差。
稳流不是我们期望的水流形态。

【流体流体形态-湍流】
而当流体的流速超过某个流速的时候，边会发生湍流现象，在这种状态下，流体的分子不是以直线的方式前进，而是不断改变着前进的方向。水体的这种流动方式被称为湍流。

流体在湍流的状态下，其各个部分的混合效果非常好，溶质的浓度在各个位置很快变得均匀一致。
为了达到水流均匀混合的效果，让水流以湍流的方式流动，是我们希望达到的效果。

【强制湍流】
在鱼缸的过滤系统中，为了达到水流和陶瓷环或者其它滤材充分接触的目的，湍流是我们所希望的，而稳流则是我们竭力避免的。
然后我们基本不必担心稳流形态的发生。
由于陶瓷环的存在，水流在行进过程中，不断地被滤材进行拆散，汇聚，再拆散，再汇聚。这样，水流的流动方式，便是一种强制湍流的方式。


【河床水流上下层流速差异现象】
在河里流动的水流，其上层的流速，总是比底部的流速大。


为什么会产生造成这种现象呢？
除了河里底部的障碍物造成的阻力原因以外，还有一个重要的因素：由于流体自身的重力，下层的水流就像被压实的小球，流动的阻力就会增加，而上层水流由于受到的重力比较小，流动速度就相对比较快。
这种现象，体现在顶部过滤槽中，就是下层水流会有在顶滤槽上方流动的趋势。


【漩涡现象】
大家都知道河流中存在漩涡现象。可是漩涡是怎样产生的呢？
流体产生漩涡现象，有几个重要的成因：
1. 高速度的流体速度
2. 局部流速差异
3. 由于阻碍物或者其它因素造成的流速差异

在顶滤中，在那些角落部分的水体，由于存在和主体水流流速的差异，水流通常是以漩涡方式流动的。见下图：

然而，由于陶瓷环的存在，漩涡运动的阻力比较大，所以角落的水流相对就比较缓慢。

【推荐的顶滤设计图】
根据上面的水流研究，我推荐的顶部过滤设计图纸如下：


【上面这种设计有以下几个优点】
1. 采用单块挡板的顶滤模式，降低了顶滤了制作难度，而且方便清洗。
它只是将原来的有上而下的流动方式改为“上—>下—>上。。。。这样交替的流动模式。
2. 限制挡板的距离，可以避免大部分水流在上方流动并造成下面水流形成“死水”的现象。
3. 底部开孔，让部分水流流出的做法，是这个设计的亮度，我在下一楼予以讨论。

【底下挡板底部开孔的好处】
1．可以减少下面水流的死角
2．更重要的是，在必须搬动顶部过滤的情况下，可以通过关掉水泵的电源，放空顶滤槽里面全部的水，从而减少其重量。
3．平时偶尔关闭电源放空顶滤的水，然后开启电源重新注水，可以促使顶滤的各个部分的水质均匀化。

【顶滤调试】
底下挡板开孔，你会不会担心水流因此都从下面流走而不翻越这块玻璃在上面流过呢？
不用担心！
你可以非常简单地通过调整下面开孔的大小，来确保上下同时有水流流过。
具体操作方法如下：
在没有放入陶瓷环的情况下，开启水泵电源。
如果发现水流都从下面的孔里流出，上方没有水流翻越，可以在孔中塞入橡胶管剪下橡胶条插入这个缝隙，来减少下面水流的数量，直至上面有足够的水流流过。
这样的调试顺序，从顶滤的上游开始，逐步调整所有的下挡板。

大家看看可行性怎么样

看起来很复杂

底部开孔有点意思 不错

高，有理有据

那请问应该如何排列滤材呢？第二块由下而上过滤吗？

说得有道理。。。。

这个想法很有亮点。可以考虑。楼主不凡做个实物缸试试效果如何，那会更有说服力。