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能量守恒和伯努利方程
13.21
假设一种不可压缩的层流流体在稳态下流经一个横截面不均匀的管道。
由于流体不可压缩,流体微元的体积和质量保持不变。
流体微元进入和离开管道的速度不同,导致净动能发生变化。
作用在流体微元上的力来自流体周围的压力。
因此,流体微元在发生位移过程中,周围流体对其所做的净功等于进入和离开管道时所做功的差值。
当流体微元在高程较高的区域移动时,其获得重力势能,并确定重力势能的变化量。
根据动能定理,作用在流体微元上的净功等于其动能的变化。
通过除以一个公因数,得到一个方程。
沿流线,流动流体的单位体积总能量为常数,称为伯努利方程。
将能量守恒原理或功能定理应用于层流、稳定、无旋流中的不可压缩、无粘性流体,可得出伯努利方程。 它指出每单位体积的流体压力、势能和动能的总和沿着流线是恒定的。
方程中的所有项都具有单位体积能量的量纲。 单位体积的动能称为动能密度,单位体积的势能称为势能密度。
需要注意的是,液体的密度不应在流动过程中发…