伯努利方程的推导

稳定流动的理想流体中,忽略流体的粘滞性,任意细流管中的液体满足能量守恒和功能原理。

设:流体密度ρ,细流管中分析一段流体a1a2:

a1处:S1,υ1,h1,p1

a2处:S2,υ2,h2,p2

经过微小时间Δt后,流体a1a2移到了b1b2,从整体效果看,相当于将流体a1b1移到了a2b2,设a1b1段流体的质量为Δm,则:

根据机械能增量公式:

W=△E

可知:

根据机械能守恒,对于理想流体作稳定流动,在同一流管中任一处,每单位体积流体的动能、势能和该处压强之和是一个衡量。

这个式子就是伯努利原理。

从上式我们看到,当h不变时,流速v越大,压强p越小。

对于实际流体,如果粘滞性很小,如:水、空气、酒精等,可应用伯努利方程解决实际问题;对于确定流体内部各处的压力和流速有很大的实际意义,在水利、造船、航空等部门有着广泛的应用。

需要注意的是,由于伯努利方程是由机械能守恒推导出的,所以它仅适用于黏性可以忽略、不可被压缩的理想流体。在粘性流体流动中,粘性摩擦力因消耗机械能而产生热,机械能不守恒,在推广使用伯努利方程时,应加进机械能损失项。

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