防溅小便器的最佳设计是什么？ 物理学现在有了答案

滑铁卢大学的科学家们已经确定了防溅小便池的最佳设计：细长的瓷体，其曲线让人联想到鹦鹉螺壳，被称为“Nauti-loo”。 这对于厌倦了尿液洒在裤子和鞋子上的男人来说是个好消息——对于那些必须定期清理所有污渍的可怜人来说也是个好消息。 奖励：这是一种非常美观的设计，为公共浴室的支柱增添了一丝档次。

“这个想法正是在你认为它发生的地方产生的，”滑铁卢的 Zhao Pan 告诉新科学家。 “我认为我们中的大多数人在发帖时都有些不专心，低头发现我们穿着有斑点的裤子。没有人喜欢随地小便，那为什么不做一个小便器，那里不太可能溅出水花呢？”他的研究生 Kavishan Thriyaraja , 展示结果 来自上周美国物理学会 (APS) 期间的这项研究 流体动力学会议 在印第安纳波利斯。

这不是科学家们第一次尝试解决这个问题。 Pan 是 Tad Truscott 的前研究生，Tad Truscott 是一位机械工程师，他创立了所谓的“飞溅实验室“在犹他州立大学。2013 年，Splash Lab（当时在杨百翰大学）提供了一些有用的建议，说明男性在洗手间排便时应如何避免尿液喷到卡其裤上。” 坐在马桶上是最好的，因为尿液在到达马桶的过程中所经过的距离更短。” 以前写在 Gizmodo. “如果你选择经典的站立技术，科学家建议尽可能靠近小便器站立，并尝试以一定角度将水流向下引向小便器后部。”

对于那些缺乏最佳防溅方法的人，另一位 Truscott 研究生 Randy Heard 提供 完美设计 用于无飞溅的小便池插入 2015年 APS 流体动力学会议。 共有三种基本类型的条目。 一个使用吸水布将飞溅保持在最低限度； 另一种使用蜂窝结构——一个带有穿孔的凸起层（由小杆固定）——这样尿液滴可以通过但不会喷出； 第三种类型包含一组列。 然而，吸收性织物不能足够快地吸收液体并很快变得饱和，而由蜂巢和矩阵柱组成的结构并不能阻止尿池逐渐形成。

Hurd 和 Truscott 的室内设计灵感来自于一种超吸水藻类（犬齿线虫) 在非常干燥的气候中茁壮成长，因此非常善于收集和储存尽可能多的水。 并且他们发现，人类制造的物质被称为“芬达黑“模仿藻类的吸收特性。他们复制了这种材料的结构以插入小便器，发现它成功地阻止了尿液滴的逸出——有效地充当了‘尿液黑洞’。”

女士们也没有被排除在这场科学撒尿比赛之外。 女性也会遇到尿液溢出的情况，最明显的是当她们需要将尿液排入杯子进行医学检查时。 2018 年，Splash Lab 进行了一系列实验，涉及解剖学上正确的女性尿道模型。 （他们使用软聚合物来模拟阴唇） 受结果启发 “兰花”的（专利）设计，A 漏斗形附件 用于减少溢出的尿杯。 这项研究可能会导致能够让女性站着小便的装置，这对于军队中的女性或从事该领域工作的学者来说是一个福音。

据潘介绍，防溅小便器的优化设计关键在于尿流撞击瓷面的角度； 获得足够小的角度，不会有任何飞溅。 取而代之的是，您可以在表面上平滑地流动，从而防止水滴飞散。 （是的，有一个临界阈值，在这个阈值下，尿液的流动从飞溅平稳地转变为冲洗，因为相变无处不在——甚至在我们的公共厕所里也是如此。）事实证明，狗在抬起时已经确定了最佳角度他们的腿小便，当他们平移时 等人. 他们在计算机上设计了这个，并将人类的最佳角度定为 30 度。

Pan 和他的团队还进行了一系列实验，将染色液体以不同速度喷射到一系列由致密环氧树脂涂层泡沫制成的合成小便器设计（见上图）中——包括标准商业形状和类似于马塞尔·杜尚 (Marcel Duchamp) 在他 1917 年著名的（且有争议的）艺术装置中使用的一个”拉封丹. 它们都产生了不同程度的飞溅，科学家们用纸巾将其擦去。他们将湿毛巾称重并与纸巾干燥时的喷洒量进行比较，从而估算出喷洒量。湿毛巾越重，喷洒量越大。飞溅。

下一步是发现一种设计，可以为各种身高的男性提供最佳的尿液流动角度。 它们不是通常的矩形浅盒子，而是降落在鹦鹉螺壳的弯曲结构上。 他们用原型重复了模拟尿流实验， 等等！ 他们没有注意到溅出的一滴水。 相比之下，其他小便池设计产生的水量是洒水器的 50 倍。 有一种带有三角形开口的圆形设计在试验中表现优于 Nauti-loo，但 Pan 等人. 将其调低，因为它无法在广泛的海拔范围内工作。