如何理解伯努利方程?
伯努利方程是理想流体定常流动的状态方程,意为流体在忽略粘性损失的流动中,流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变。理想正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,方程表示为:P+ρgh+1/2ρv2=cp、ρ 、v分别表示流体的压强、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1/2ρv2,在沿流线运动的过程中,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。补充:p1+1/2ρv12+ρgh1=p2+1/2ρv22+ρgh2 p+ρgh+1/2ρv2=常量均为伯努利方程,其中1/2ρv2与流速有关,称为动压强,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。如果研究的是气体,那么重力的影响就可以忽略不计,公式化简为P+1/2ρv2=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)。F1翼片产生下压力,就在于下翼而速度高而压强小,上翼面速度低而压强大,因而合力向下。据此方程,测量流体的总压、静压却可求得速度,成为皮托管的测速原理。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,应该加入机械能损失项。由伯努利方程可以看出,流速大处压力低,流速小处压力高,需要强调的是,伯努利方程的推导假设是固体静止不动,因此在应用伯努利方程时,需要变换参照系,结果是伯努利方程中的v不是物体的实际运动速度,而是物体与流体相对运动的速度,比如,飞机在逆风起飞时会获得比顺风更好的起飞效果
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