什么是伯努利方程?

2022-12-02 00:27

1个回答
理想正压流体在有势体积力作用下作定常运动时,运动方程(即欧拉方程)沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。因著名的瑞士科学家D.伯努利于1738年提出而得名。对于重力场中的不可压缩均质流体
,方程为p+ρgh+(1/2)*ρv^2=c 式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度;h为铅垂高度;g为重力加速度;c为常量。
上式各项分别表示单位体积流体的压力能
p、重力势能ρgh和动能(1/2)*ρv
^2,在沿流线运动过程中,总和保持不变,即总能量守恒。但各流线之间总能量(即上式中的常量值)可能不同。对于气体,可忽略重力,方程简化为p+(1/2)*ρv
^2=常量(p0),各项分别称为静压
、动压和总压。显然
,流动中速度增大,压强就减小;速度减小,
压强就增大;速度降为零,压强就达到最大(理论上应等于总压)。飞机机翼产生举力,就在于下翼面速度低而压强大,上翼面速度高而压强小
,因而合力向上。
据此方程,测量流体的总压、静压即可求得速度,成为皮托管测速的原理。在无旋流动中,也可利用无旋条件积分欧拉方程而得到相同的结果但涵义不同,此时公式中的常量在全流场不变,表示各流线上流体有相同的总能量,方程适用于全流场任意两点之间。在粘性流动中,粘性摩擦力消耗机械能而产生热,机械能不守恒,推广使用伯努利方程时,应加进机械能损失项[1]。
  图为验证伯努利方程的空气动力实验。
  补充:p1+1/2ρv1^2+ρgh1=p2+1/2ρv2^2+ρgh2(1)
  p+ρgh+(1/2)*ρv^2=常量
(2)
  均为伯努利方程
  其中ρv^2/2项与流速有关,称为动压强,而p和ρgh称为静压强。
  伯努利方程揭示流体在重力场中流动时的能量守恒。
  由伯努利方程可以看出,流速高处压力低,流速低处压力高。
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