伯努利方程及其工程应用

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化工原理伯努利方程

化工原理伯努利方程

化工原理伯努利方程伯努利方程是描述流体运动的重要方程之一,它是基于能量守恒定律推导出来的,可以用来描述流体在不同位置的速度、压力和高度之间的关系。

在化工原理中,伯努利方程有着重要的应用,可以帮助工程师们更好地理解和分析流体在管道、泵站、喷嘴等设备中的运动规律,为工程设计和运行提供理论依据。

伯努利方程的基本形式可以表示为:P + 1/2ρv^2 + ρgh = 常数。

其中,P为流体的压力,ρ为流体的密度,v为流体的速度,g为重力加速度,h为流体的高度。

这个方程告诉我们,在流体运动过程中,压力、速度和高度之间存在着一种平衡关系,当其中一个发生变化时,其他两个也会相应地发生变化。

在化工领域,伯努利方程可以应用于管道流体的计算。

当流体从一段管道流动到另一段管道时,根据伯努利方程可以计算出流体在不同位置的压力和速度,进而帮助工程师们设计合理的管道结构和选择适当的泵站。

此外,伯努利方程还可以用来分析喷嘴、风机等设备中流体的运动规律,为设备的设计和优化提供理论支持。

除了在工程设计中的应用,伯努利方程还可以帮助工程师们分析和解决工程运行中的问题。

比如,在管道中可能出现的压力损失、泵站的能耗计算、喷嘴的流量控制等方面,都可以通过伯努利方程来进行理论分析和计算,为工程运行提供指导。

需要注意的是,伯努利方程是在一定条件下成立的,比如流体为理想流体、流体为不可压缩流体、流体为稳定流动等。

在实际工程中,这些条件可能无法完全满足,因此在应用伯努利方程时需要进行合理的假设和修正,以确保计算结果的准确性。

总之,伯努利方程作为化工原理中的重要理论工具,对于工程设计和运行具有重要的意义。

工程师们需要深入理解伯努利方程的原理和应用,灵活运用于工程实践中,为化工领域的发展和进步贡献自己的力量。

伯努利方程的原理及其应用

伯努利方程的原理及其应用

伯努利方程的原理及其应用伯努利方程,又称为伯努利定律,是流体力学中的一个基本原理。

它描述了在稳态流动中,沿流线方向流体的总能量保持不变。

伯努利方程可以应用于各种流体系统,包括液体和气体,并在航空、水利工程等领域得到广泛应用。

1.流体是理想流体,即无黏度和无压缩性;2.流体是稳态流动,流线保持不变;3.流体受到重力和压强力的作用,无其他外力。

根据以上假设,伯努利方程可以表示为:P + 1/2ρv² + ρgh = 常数其中,P是流体的压强,ρ是流体的密度,v是流体的速度,g是重力加速度,h是流体的高度。

1.飞行原理:伯努利方程解释了飞机飞行的基本原理。

当飞机飞行时,上表面的气流速度大于下表面的气流速度,根据伯努利方程,气流速度增大意味着气流压强降低,因此上表面的气流压强小于下表面,形成了一个向上的升力,使得飞机能够起飞和保持在空中。

2.水力工程:伯努利方程在水流中的应用非常常见。

例如,当水流通过一条管道时,根据伯努利方程,水流速度越大,压强越小。

这一原理可以应用于水泵、水轮机等设备的设计和运行。

3.血液循环:伯努利方程被广泛应用于心脏和血管的研究。

心脏将血液推入血管中,根据伯努利方程,血液速度增加意味着血液压力下降,这有助于保持正常的血流循环。

4.涡轮机:伯努利方程被应用于涡轮机的设计和优化。

涡轮机利用流体动能转换为机械能,在伯努利方程的基础上进行流体的流动和能量转换的计算,可以进行涡轮机的性能预测和优化设计。

总之,伯努利方程是流体力学中非常重要的一个原理,它描述了流体在稳态流动中能量守恒的基本规律。

通过应用伯努利方程,可以更好地理解和解释许多与流体流动和能量转换相关的现象和实际问题。

伯努利方程的应用及注意事项

伯努利方程的应用及注意事项

百科知识 2019.04 C伯努利方程的应用及注意事项董 珊伯努利方程是工程类大学课程较重要的一个知识点,它应用于工业的方方面面。

在工业生产中,伯努利方程应用于反应间的设计位置、管路泄露位置的查找、高位槽的安装位置、管道直径的设计、流体流量的测量以及飞机机翼的设计等。

同时我们又可以利用它来解释生活中的各种现象,如飞机可以起飞的原因、某些不需要电能便可以工作的器械原理等。

《化工原理》是化工类专业非常重要的学科,它涉及到化工设备的生产与制造、化工过程的设计与理论以及一些与生活相关的现象解释说明。

初接触《化工原理》这门科目,是从单元操作和流体的性质入手,由浅到深的学习,经由流体动力学到了本科目第一个高峰即伯努利方程。

它可以帮助我们理解很多现象,如飞机的起飞,高中我们理解有关飞机可以飞行的原理时是单从流速来讲解,而到了大学,我们更加系统地学习了基本原理:zg+0.5u2+p/ρ+w=常数zg—比位能0.5u2—1kg流体所具有的动能p/ρ—1kg流体所具有的静压能……w—功当空气流经飞机的机翼时,由于上表面面积大,所以经过上表面的空气速度就快于下表面,根据伯努利的守恒原理,下表面的压强便大于上表面,所以飞机便可以起飞。

除了这个例子之外,该方程在我们生活中的应用还有很多,最令我印象深刻的例子是洗澡神器的应用。

洗澡神器是一种不利用电能便能自动混合冷热水的工具,具体的工作原理是这样的:神器有两个接水口,一个是热水,一个是凉水,凉水端需要接自来水管,而热水端接热水即可。

也就是说,虽然神器不用电维持,但它是通过凉水的动能来运作的。

这样根据伯努利方程我们可以得知在热水与凉水的会接处,由于凉水的动能u大,所以此处的压力便小,因此热水便可以被吸入从而达到了混合的目的。

但是在实际生活中由于不同季节的温度不同,同时混合产生的温度便也不同。

也就是说冬天的时候你得用更多热水。

…刚刚谈到了冷热混合,那冷热混合是不是又用到了我们所学的传热中直接混合传热的知识,那两者混合时的温度是不是两者的平均值呢?这就要分情况看待了。

§1-2伯努利方程及其应用

§1-2伯努利方程及其应用

§1-2伯努利方程及其应用
例1.3 如图1—5所示,液槽内离开液面h处开一小孔。液体密度为ρ, 液面上方是空气,它被液槽盖封闭住,其绝对压强为p,在液槽侧面小 孔处的压强为大气压强p0。当p>>p0时,试证明小孔处的液流速度 为: v2 = 2( p − p0 ) / ρ
解:将整个流体当作一个流管,用 v1和v分别表示水面处和 2 孔口处的流速。由连续性方程知 v 2 且因为S1>>S2,故 v 2 >> v1 可以近似地取 v1 = 0
第一章 流体的运动
§1-2伯努利方程及其应用
大 学 物 理
主讲教师:杨宏伟
第一章 流体的运动
§1-2伯努利方程及其应用
一 、 伯努利方程 伯努利方程是由瑞士物理学家伯努利 (D.Bernoulli)提出来的,是理想流体 作稳定流动时的基本方程,对于确定流 体内部各处的压力和流速都有很大的实 际意义,在水利、造船、航空航天等部门 有着广泛的应用。
第一章 流体的运动
§1-2伯努利方程及其应用
例1.2水管里的水在压强P=4×105Pa的作用下流入房 间,水管内直径为2.0cm,管内水的流速为4m/s。引入 到5m高处二层楼浴室的水管,内直径为1.0cm,试求浴 室内水的流速和压强(已知水的密度ρ=1000kg/m3)。 解:由连续性原理知
2
S1v1 = S 2 v2
A
B
将整个管子作流管,由连续性方 程 S1v1 = S 2 v2 以及伯努利方程 (1-5) 2
C
D E
p + 0.5 ρv = 恒量
图1—6 空吸作用 图1—6 空吸作用
第一章 流体的运动 由于 S1 >> S 2

伯努利方程的应用

伯努利方程的应用

,伯努利方程及其应用伯努利,1738,瑞士。

动能与压强势能相互转换。

沿流线的伯努利方程将牛顿第二定律应用于控制体内的流体元,沿流线切线方向(dp、dS y-pgdA8scos0 + pdA- p + dA = p3\dsdv(a.t)dt整理后八 1 dp dv(a,t)-geos 0 ---------- =p dsdt因为COS0 =—ds将流体元的加速度转换成欧拉形式的加速度,沿流线的质点导数为dv{a,t) _ Dv(s.t) _ dv dt Dt dt 则导出dz 1 dp dv dv —g -- -------- = — + v —ds p dsdtds此式为一维欧拉方程,使用下述关系将方程沿流线积分。

两边乘以ds— ds 二dz. — ds = dp2 = dv dsds ds得:dv 1 , 7 1 7 —ds + vdv + gdz -\— dp — 0 dt p沿流线积分0ds + l + g 卄淫二常数 J dt 2 p此式为欧拉方程的积分式,适合于可压、无粘不定常运动。

对于不可压定常流动,则可简化为2— + gz + —二常数 2 P此式为伯努利方程,三项分别表示单位质量流体具有dv+ v — ds的动能、位置势能和压强势能。

即总机械能守恒。

应用伯努利方程时常采用沿流线上任两点的总机械能值相等的形式。

伯努利方程使用的限制条件(1)无粘性流体,(2) 不可压流体(3)定常流(4)沿流线。

加入能量损失就可适应粘性流体。

皮托(pitot )测速管:总压强与动压强皮托测速管又称为皮托-静压管,简称皮托管,为纪 念法国人皮托命名。

皮托测速管由粗细两根同轴的圆 管组成,细管(直径约为1・5 mm )前端开孔(0点),粗管(直径约为6 mm )在距前端适当长距离处的侧壁 上开数个小孔(B 点),在孔后足够长距离处两管弯90。

成柄状.测速时管轴线沿来流方向放置.设正前方的 流速保持为…静压强为八 流体密度为°。

6第六章伯努利方程及其应用

6第六章伯努利方程及其应用
由兰姆方程(引入理想流体假设1):
0 ,质量力有势(3) f U ,兰姆方程为: 假设流动为定常(2) t
左边是标量场的梯度,标量梯度在某一方向的 投影,等于标量在该方向的方向导数。等式反 映了四个向量的平衡关系,他们投影到某一方 向仍然是平衡的。在流场中做任意曲线L,将上式在曲线的微元弧线 (切线)上投影,有: V2 1 p U ( ) (V )l l 2 l l
第一节 伯努利定理
在流体静力学中,我们曾引入过压力函数的概念,现在在推导伯 努利方程之前,我们先对压力函数的性质在作进一步的分析。
一、压力函数分析
在流体静力学中,对于密度仅是压力 的函数的正压流体,引入了压力函数:
我们考察流场中的任意一条曲线L,规定线上的某点o为原点,因 此曲线L上的任意一点能用该点到o弧长 l 表示,而dl 表示曲线弧的微 元长度。显然,在曲线L上,密度和压力是弧长 l 的函数,并且在不 同的曲线L上,其函数也是不同的,这样速度和压力就可表示为:
第二节
伯努利方程的应用
在应用伯努利方程时,要注意它的应用条件,在确认求解问题符 合方程的应用条件后,关键就是要正确的选取计算点或计算截面,即 公式中的的①、②位置,选取的一般原则:1、包含未知数的截面; 2、包含已知数最多的截面。必要时,伯努利方程可以与连续方程联 立,以求解两个未知数。
一、容器小孔出流问题
常见的正压场有:
1、不可压缩流场:
2、完全气体等温流场:
3、完全气体的绝热等熵流场 :
在现实问题中最常见的是第一种和第三种流场。比如对于液体,一般 就可以视为不可压缩流场。对于气体,当流速较低时,今后会讨论到, 也可以视为不可压缩流场;而当流速较高时,由于其导热系数小,又 可以视为绝热流场。

冶金传输原理大作业--伯努利方程在冶金工程的应用

冶金传输原理大作业--伯努利方程在冶金工程的应用

然后流出鹅颈管,实现对带钢的冷却。流经集管的水量大小在安装时
靠调节一个手动阀门的开口度来确定;压力靠机旁高位水箱来稳定。
上集管出水口到带钢表面的距离为 1720 mm,下喷射集管装置的下集
管出水口到带钢下表面距离为 150 mm。通过以下计算可以看出我们
设计的层流冷却装置冷却水处于层流状态,满足实际工况要求。冷却
水从上集管流出来后,作初速度为出口速度的下降运动,冷却水下降
1.72 m 后的速度可以通过水力学公式求得。由伯努利方程有:
Z1
+
������1 ������
+
������12 2������
=
Z2
+
������2 ������
+
������22 2������
+
ℎ������
式中:P1=0 Z2=0 P2=0
2004 年 2 月
不变,式(3)中 v1 和 v2 相等 ,则: p = 1.10133 × 105 − ������������������
此时,套管中注流的压力与其距中间包液面的距离成线性关系.
参考文献:
[1] 柏努利方程在湿法冶金中的应用 陈志刚 2012 年 10 月 [2] 半钢炼钢干法除尘系统煤气回收应用 喻林 2012 年 8 月 [3] 热轧厂层流冷却装置改造中的设备设计 陆大成 潘光明 2004 年第一期 [4] 钢包保护套管中弥散微小气泡的生成机理 唐复平 刘建华 包燕平 杨天钧
二、干法除尘电场泄爆理论[2]
分析气体在整个除尘管道内流动形成一个流场。把管道内气体当
成是没有压缩、没有粘滞性理想流体,则流场内满足连续性方程和伯
努利方程。理想流体作稳流流动时, 即在流管中任选两个与流线垂

数二伯努利方程

数二伯努利方程

数二伯努利方程浏览伯努利原理时,可以发现它在很多实际的物理问题中都有应用。

其中,最重要的就是伯努利方程。

伯努利方程也称为伯努利定律,是一项研究液体或气体在流动过程中性质的基本原理。

下面,将为大家详细介绍伯努利方程。

一、简介伯努利方程是指 Bernoulli Equation,它是一个基本的流体力学方程,它可以用于解决流体在管道或者其他容器中流动的问题。

伯努利方程描述了流体在不同位置,不同速度和不同高度下的能量状态变化。

它的核心思想是,当一条流体通过一个管道或者其他容器时,总能量是不变的。

总能量由两个部分组成:静压能和动能。

伯努利方程是基于质量守恒定律和能量守恒定律的,它建立在不考虑摩擦和其他丧失能量的情况下。

伯努利方程适用于欧拉方程的情况,因此也可以用于流速较小的情况。

二、数学公式伯努利方程的公式如下:P₁ + 1/2ρV₁² + ρgh₁ = P₂ + 1/2ρV₂² + ρgh₂其中,P₁和P₂是流体的压强,ρ是流体的密度,V₁和V₂是流体的速度,h₁和h₂是流体在不同高度处的垂直高度。

伯努利方程的基本思想是,流体在不同高度、不同速度和不同压力下,总能量保持不变,即:静压能(P)+ 动能(1/2ρV²)+ 势能(ρgh)= 总能量可以看出,静压能主要来自于流体储存的能量,动能主要来自于流体的速度,势能主要来自于流体处于高度差或重力场中所具有的能量。

三、实例应用伯努利方程可以用于很多物理和工程问题,以下是几个常见的应用实例:1. 喷嘴和水龙头的问题;2. 飞机在高空飞行时的翼型设计问题;3. 汽车行驶时空气阻力问题;4. 水泵的设计问题;5. 风力发电机的设计问题。

伯努利方程的应用非常广泛,特别是在工程设计中。

由于它具有明确的物理意义和数学表达式,因此可以用于设计流体管道系统、液压系统、风力发电机、水泵等等。

总之,伯努利方程是流体力学中非常重要的一项知识。

通过它,我们可以更深入地理解和应用流体的基本原理和特性。

伯努利原理的应用计算

伯努利原理的应用计算

伯努利原理的应用计算1. 引言伯努利原理是流体力学领域中重要的原理之一。

它描述了沿着流体流动方向发生的压强变化和速度变化之间的关系。

伯努利原理在各个领域中都有广泛的应用,如航空、汽车工程、水力工程等。

本文将介绍伯努利原理的应用计算方法,并结合实际案例进行具体说明。

2. 伯努利原理的原理简介伯努利原理是指在沿着流体流动方向上,速度增加时压强就要降低,速度减小时压强就要增加。

这是因为在流体流动中,速度增加意味着动能增加,而动能的增加必须以压强的降低为代价,从而保持整体能量守恒。

3. 伯努利原理的应用计算方法伯努利原理可以用于各种流动问题的计算,下面将介绍几种常见应用计算方法。

3.1 管道中的流速计算当流体通过管道时,可以利用伯努利方程计算不同位置处的流速。

假设流体从入口到出口在水平方向流动,并忽略摩擦损失和其他外界影响,可以使用以下公式计算流速:v = sqrt(2*(P1-P2)/ρ)其中,v表示流速,P1表示入口处的压强,P2表示出口处的压强,ρ表示流体的密度。

3.2 飞机升力的计算飞机的升力是由差压产生的,而差压可以通过伯努利原理计算得到。

假设飞机在飞行过程中,上表面和下表面的气压分别为P1和P2,飞机的升力可以通过以下公式计算:L = 1/2 * ρ * v * A * (P1 - P2)其中,L表示升力,ρ表示空气的密度,v表示飞机的速度,A表示飞机的翼展面积。

3.3 涡轮机动力计算涡轮机是一种制造动力的装置,其动力来源于喷气式发动机的燃烧产生的高速气流。

涡轮机的动力可以通过伯努利方程计算得到。

假设涡轮机中气流的速度为v1,出口的速度为v2,则动力可以通过以下公式计算:P = 1/2 * ρ * (v2^2 - v1^2) * A其中,P表示动力,ρ表示气体的密度,A表示气流的截面积。

4. 应用实例为了进一步说明伯努利原理的应用计算方法,以下将给出一些具体的应用实例。

4.1 气球的上升力计算气球的上升力由于气球内部的气体比外界气体密度小所产生的浮力。

伯努利方程的应用概述

伯努利方程的应用概述

伯努利方程的应用概述伯努利方程是流体力学中的一个重要方程,它描述了流体在非粘性、定常、不可压缩条件下的运动。

该方程以瑞士科学家伯努利的名字命名,它是由动能项、重力势能项和压力项组成的一个总能量方程。

伯努利方程的应用非常广泛,涉及到众多领域,如航空、水利、土木工程等。

下面我将对伯努利方程的应用进行一概述。

1.流体力学中的伯努利方程应用:伯努利方程可以应用于气体、液体以及浆体等不可压缩流体的运动分析。

在管道、管路中,通过应用伯努利方程可以计算出流体在管道中的流速、压力、位能等重要物理量。

在涡街流量计、毛细管压力计等仪器中,也可以利用伯努利方程进行测量。

2.航空航天中的应用:伯努利方程的应用在航空航天工程中尤为重要。

例如,在飞机机翼和喷气引擎中,通过应用伯努利方程可以解释大气压力差所产生的升力。

同时,伯努利方程也可以用来研究流体在飞行器周围的流动,以及飞行器上部分区域的压力变化。

3.汽车工程中的应用:在汽车运动中,伯努利方程可以帮助我们理解气流对于汽车行驶的影响。

例如,通过应用伯努利方程可以研究汽车的风阻问题,从而优化汽车的车身设计,减少气流阻力,提高汽车的驾驶性能。

4.水利工程中的应用:伯努利方程在水利工程中的应用非常广泛。

例如,在水坝中,通过应用伯努利方程可以计算出水流的速度和压力,帮助我们理解水流的运动规律,并根据需要进行设计和维护。

另外,伯努利方程也可以应用于水力发电厂的设计和运行过程中,对水流能量的转化及损耗进行估算和优化。

5.土木工程中的应用:在土木工程中,伯努利方程可以用来分析液体或气体在管道、水泵以及水塔等结构中的运动。

通过应用伯努利方程,可以计算出管道中的流速和压力,帮助我们设计和维护城市的供水和污水处理系统。

6.海洋工程中的应用:伯努利方程可以应用于海洋工程领域的水流分析和水动力学特性研究。

例如,在海岸工程中,通过应用伯努利方程可以预测海浪的高度和速度,以及对于海岸线的冲击力。

同时,伯努利方程还可以帮助我们理解和控制河道和港口中的水流行为。

伯努利方程及其工程应用

伯努利方程及其工程应用

u12 p2 p1 Δh u1 2gΔh 2g γ γ 液体中某点的流速: 实际流速 u 2gΔh
式中 ——流速修正系数,取决于毕托管的外形尺寸 和加工精度,其值由实验确定,一般取
Δh ——两测压管内液柱高差。
如果测量气流速度 u 2 gΔh
迎 流 孔 顺 流 孔

7 H 0 9.3m 0.75
作业:3—14、3—18
z1
p1


v
2 1 1
2g
z2
p2


v
2 2 2
2g
hl
物理意义——能量
几何意义——水头
3.7.2
伯努利方程式的工程应用
基本内容: 1、测量流速与流量的仪表; 2、虹吸现象; 3、孔口、管嘴的出流问题。 重点:分析方法
一、测量流速与流量的仪表
、毕托管(Pitot Tube)
二、虹吸现象
3 3 H 1 1
2
O
2
v1 0
O
虹吸原理:如图,对1—1,2—2断面列伯努利方程
2 pa α1v12 p 2 α 2 v2 H hl12 γ 2g γ 2g
由于 A1 A 2 ,所以 上式变成
v1 0 ;p 1 p 2 p a ,并取 2 1 ,则
0.95 ~ 0.98;
文丘里流量计在工程中已得 到广泛应用,为了使测得的流量 值更接近实际流量,使用时还应 注意一些问题:
除文丘里流量计外,工程上常用的还有孔板流量 计和喷嘴流量计,它们都属于节流式流量计。
孔板流量计
涡 轮 流 量 变 送 器 喷嘴流量计
工程上常用的流量计还有转子流量计、靶式流量计、电 磁流量计、超声流量计等。

伯努利方程的几种形式的应用

伯努利方程的几种形式的应用

伯努利方程的几种形式的应用
1.流体在管道中的应用:伯努利方程可以用于研究管道流动中的压力
变化。

在理想情况下,管道中的液体或气体流动时,其速度增加,而压力
降低。

通过伯努利方程,可以计算出不同位置的压力以及液体或气体通过
管道的流量。

2.飞机飞行的应用:伯努利方程适用于研究飞机的气动原理。

当飞机
飞行时,空气在飞机的机翼上面流动速度增加,而在下面流动速度减低,
根据伯努利方程,飞机上下表面的压强就会产生差异,从而产生升力和重
力之间的平衡。

3.喷射器和涡轮机的应用:伯努利方程可以用于分析流体在喷射器和
涡轮机中的运动。

喷射器中的高速流体喷出,通过伯努利方程可以计算出
流体的速度和压力。

涡轮机则是利用流体的速度对转子产生动力,通过伯
努利方程可以计算出转子的输出功率。

4.水平管道的应用:伯努利方程可以用于研究水平管道中的流动情况。

在水平管道中,流体的速度减慢,而压力增加。

根据伯努利方程,可以计
算出不同位置的压力和流体的速度。

5.车辆行驶的应用:伯努利方程适用于研究车辆行驶时的空气动力学
原理。

当车辆高速行驶时,车辆前部的气流速度增加,而车辆后部的气流
速度减低,根据伯努利方程,车辆前后部的压强就会产生差异,从而产生
阻力和驱动力之间的平衡。

以上仅是伯努利方程几种形式的应用的一些例子,实际上伯努利方程
在流体力学和流体工程学的应用非常广泛。

它是研究流体力学问题的基础
方程之一,通过对伯努利方程的研究和应用,可以更好地理解和解决与流体力学相关的问题。

伯努利方程的原理及其应用

伯努利方程的原理及其应用

伯努利方程的原理及其应用摘要:伯努利方程是瑞士物理学家伯努利提出来的,是理想流体做稳定流动时的基本方程,是流体定常流动的动力学方程,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。

伯努利方程对于确定流体内部各处的压力和流速有很大意义,在水利、造船、航空等部门有着广泛的应用。

关键词:伯努利方程 发展和原理 应用1.伯努利方程的发展及其原理:伯努利方程是瑞士物理学家伯努利提出来的,是理想流体做稳定流动时的基本方程,流体定常流动的动力学方程,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。

对于确定流体内部各处的压力和流速有很大意义,在水利、造船、航空等部门有着广泛的应用。

伯努利方程的原理,要用到无黏性流体的运动微分方程。

无黏性流体的运动微分方程:无黏性元流的伯努利方程:实际恒定总流的伯努利方程:z 1+g p ρ1+g v 2121α=z 2+gp ρ2+g v 2222α+h w总流伯努利方程的物理意义和几何意义:Z ----总流过流断面上某点(所取计算点)单位重量流体的位能,位置高度或高度水头;gpρ----总流过流断面上某点(所取计算点)单位重量流体的压能,测压管高度或压强水头;g2v 2α----总流过流断面上单位重量流体的平均动能,平均流速高度或速度水头; hw ----总流两端面间单位重量流体平均的机械能损失。

总流伯努利方程的应用条件:(1)恒定流;(2)不可压缩流体;(3)质量力只有重力;(4)所选取的两过水断面必须是渐变流断面,但两过水断面间可以是急变流。

(5)总流的流量沿程不变。

(6)两过水断面间除了水头损失以外,总流没有能量的输入或输出。

(7)式中各项均为单位重流体的平均能(比能),对流体总重的能量方程应各项乘以ρgQ。

2.伯努利方程的应用:伯努利方程在工程中的应用极其广泛,下面介绍几个典型的例子:※文丘里管:文丘里管一般用来测量流体通过管道时的流量。

伯努利方程及其应用(精)

伯努利方程及其应用(精)
2 p2,u2,2
2'
1
p1,u1,1
z1 1'
We
0
z2 0'
任务六、伯努利方程及应用
(三)柏努利方程式的讨论 1.输送机械的有效功率确定 柏努利方程式中各项为单位质量流体所具有的能量,外
加能量We是输送机械对单位质量流体作的有效功,是决定 流体输送设备的重要数据。单位时间输送设备所作的有效 功称为有效功率,以Ne表示,即:
Ne= qm,s We Ne的单位为J/s或W。
任务六、伯努利方程及应用
2.不同的衡算基准的柏努利方程式 (1)以单位重力流体为衡算基准。
u12 2g

p1
g

Z1

He

u22 2g

p2
g

Z2

H
f

各项的单位为J/N,它表示为单位重力流体所具有的 能量。其单位还可以简化为m ,故称为压头。
各项单位为J/m3或Pa。
3.柏努利方程式适用条件 适用不可压缩流体作定态连续流动的情况。
对可压缩流体,当
p1 p2 100% 20% 时,公式仍可使 p1
用。但公式中的流体密度要用两截面之间流体的平均密度
m代替。
任务六、伯努利方程及应用
(四)柏努利方程应用的注意事项
根据工程要求作图并确定衡算范围 根据给定的条件正确选取截面 以较低的截面作为基准水平面 压强单位和基准必须一致

p2
2
理想流体没有压缩性,其密度为常数,即
gZ1

u12 2

p1


gZ 2

u22 2

p2

伯努利方程的原理及其应用

伯努利方程的原理及其应用

伯努利方程的原理及其应用摘要:伯努利方程是瑞士物理学家伯努利提出来的,是理想流体做稳定流动时的基本方程,是流体定常流动的动力学方程,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。

伯努利方程对于确定流体内部各处的压力和流速有很大意义,在水利、造船、航空等部门有着广泛的应用。

关键词:伯努利方程 发展和原理 应用1.伯努利方程的发展及其原理:伯努利方程是瑞士物理学家伯努利提出来的,是理想流体做稳定流动时的基本方程,流体定常流动的动力学方程,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。

对于确定流体内部各处的压力和流速有很大意义,在水利、造船、航空等部门有着广泛的应用。

伯努利方程的原理,要用到无黏性流体的运动微分方程。

无黏性流体的运动微分方程:无黏性元流的伯努利方程:实际恒定总流的伯努利方程:z 1+g p ρ1+g v 2121α=z 2+gp ρ2+g v 2222α+h w总流伯努利方程的物理意义和几何意义:Z ----总流过流断面上某点(所取计算点)单位重量流体的位能,位置高度或高度水头;gpρ----总流过流断面上某点(所取计算点)单位重量流体的压能,测压管高度或压强水头;g2v 2α----总流过流断面上单位重量流体的平均动能,平均流速高度或速度水头; hw ----总流两端面间单位重量流体平均的机械能损失。

总流伯努利方程的应用条件:(1)恒定流;(2)不可压缩流体;(3)质量力只有重力;(4)所选取的两过水断面必须是渐变流断面,但两过水断面间可以是急变流。

(5)总流的流量沿程不变。

(6)两过水断面间除了水头损失以外,总流没有能量的输入或输出。

(7)式中各项均为单位重流体的平均能(比能),对流体总重的能量方程应各项乘以ρgQ。

2.伯努利方程的应用:伯努利方程在工程中的应用极其广泛,下面介绍几个典型的例子:※文丘里管:文丘里管一般用来测量流体通过管道时的流量。

伯努利方程原理及其应用

伯努利方程原理及其应用

伯努利方程原理及其应用伯努利方程原理是流体力学中的一个重要定理,描述了流体在不同位置的压力、速度和高度之间的关系。

它是基于质量守恒和动量守恒定律得出的。

伯努利方程的应用非常广泛,涉及许多领域,如水力工程、航空航天工程、血液循环等。

P + 1/2ρv² + ρgh = 可以称之为 Bernoulli's Principle 分成三个代表量就是 (pressure), (velocity) and (height)其中,P代表流体的压力,ρ代表流体的密度,v代表流体的流速,g代表重力加速度,h代表流体的高度。

这个方程的意义是,当流体在稳定非粘性的情况下沿着流线流动时,流体在不同位置上的压力、速度和高度之间是相互关联的。

1.水力工程:伯努利方程可以用来研究液体在管道流动中的压力和速度变化。

在水力工程中,通过伯努利方程可以计算水管中的液体流速、压力等参数,从而确定水力机械设备的设计和运行参数。

2.航空航天工程:伯努利方程可以用来研究气体在飞行器周围的流动。

当气体流动速度增加时,伯努利方程能够说明气体的压力减小。

这一原理被应用在飞机的翼型设计中,通过加速飞行器周围的气流,可以产生升力,从而使飞机升起。

3.血液循环:伯努利方程可以用来研究血液在血管中的流动。

血液在动脉和静脉中的流速和压力变化可以通过伯努利方程来描述。

在生理学中,伯努利方程被用来分析血管疾病的发生机制,如动脉瘤、血栓形成等。

4.分离气体传输:伯努利方程在管道气体输送过程中也有重要应用。

通过伯努利方程可以计算气体在管道中的流速和压力变化,从而确定管道的设计和运行参数。

此外,伯努利方程还可以应用于喷射器、超声波仪器、气象学中的风场分析等领域。

总的来说,伯努利方程通过描述流体在不同位置的压力、速度和高度之间的关系,为流体力学的研究和应用提供了基础。

通过对伯努利方程进行分析和应用,可以更好地理解和预测流体力学现象的发生和发展。

总流伯努利方程的应用条件

总流伯努利方程的应用条件

总流伯努利方程的应用条件总流伯努利方程是流体力学研究中的重要方程之一,它被广泛应用于众多领域,包括建筑、水利、航空航天、汽车、电力等。

总流伯努利方程的应用条件对于实际工程设计和研究都非常重要。

本文将介绍总流伯努利方程的基本概念、定义及适用条件。

总流伯努利方程是描述流体流动过程中动能、势能以及压力和速度之间的关系的方程。

它是基于爱因斯坦质能等价原理而推导出来的,可以用来计算在流体静止区域周围动态流体区域内流速的不同变化。

总流伯努利方程的数学表达式如下:P1/ρ1 + v1^2/2g + z1 = P2/ρ2 + v2^2/2g + z2 + hL其中,P1和P2是两个不同位置的压力,ρ1和ρ2是流体密度,v1和v2是两个位置处的流速,z1和z2是两个位置处的高度,g是重力加速度,hL是贯穿流体系统中的摩擦阻力损失。

总流伯努利方程的应用条件主要包括以下三个方面:1.流体是无黏性的无黏性的流体是指在运动过程中不会对管道或其它固体物体表面产生摩擦力。

只有在流体的黏性趋于零或非常接近于零时,才能认为流体是无黏性的。

无黏性的流体在管道内流动时,其流速是均匀的,并且无论是在沿流方向还是垂直方向,其流速都是一样的,这可以简化总流伯努利方程的计算过程。

2.流体是不可压缩的不可压缩的流体是指在运动过程中不会发生体积变化的流体。

通常这种流体在其内部的压力变化很小,并且体积保持不变。

在这种情况下,总流伯努利方程可以应用于更广泛的流动领域,如水力和气体动力学。

3.流体流速应当远小于声速流体流速应当远小于声速,这是因为在超音速流动中,涡旋和压力变化会引起压力波和冲击波。

这些波可以引起流体的压力和温度的变化,并且会产生与总流伯努利方程基本假设不一致的结果。

因此,在超声速流动中,总流伯努利方程不能作为正确的流体力学方程。

总之,总流伯努利方程的应用条件主要包括三个方面:流体是无黏性的、流体是不可压缩的以及流体流速应当远小于声速。

流体力学伯努利原理的应用

流体力学伯努利原理的应用

流体力学伯努利原理的应用引言流体力学是研究流体运动规律的学科,而伯努利原理是流体力学中非常重要的基本原理之一。

伯努利原理描述了在理想流体流动中,流体的压强、速度和高度之间存在的定量关系。

本文将介绍流体力学伯努利原理的基本概念,并探讨一些其在实际应用中的具体应用。

伯努利原理的基本概念伯努利原理是由瑞士物理学家丹尼尔·伯努利在18世纪提出的。

该原理基于两个假设:一是流体是理想流体,即流体的粘度和转动都可以忽略不计;二是沿着流体的流动方向没有外力的作用。

根据伯努利原理,流体在运动中,其总机械能(压力能、动能和位能之和)在时间不变的条件下保持恒定。

伯努利方程可表示为:P + ρgh + 1/2ρv² = const其中,P是流体的静压力,ρ是流体的密度,g是重力加速度,h是流体中某一点的高度,v是流体的速度。

伯努利原理的应用1. 飞机的飞行原理飞机的飞行原理中涉及到了伯努利原理的应用。

由于飞机在飞行时,机翼上下表面流体流动速度不同,根据伯努利方程可以得出机翼上表面的流速较大,所以压力较小,而机翼下表面的流速较小,压力较大。

这种不同的压力分布使得飞机产生了升力,使其能够飞行。

这正是伯努利原理在飞行器设计中的重要应用。

2. 水泵的工作原理水泵通过旋转运动给流体提供动能,使流体的压力增加。

根据伯努利方程,由于流速增加,流体的压力会减小。

因此,当水泵机械能转化为流体的动能时,流体的压力就会增加,从而实现水泵的工作。

3.喷气发动机的工作原理喷气发动机是现代飞机的主要动力装置,其工作原理也涉及到伯努利原理。

喷气发动机通过将空气加热压缩,然后迅速喷出来产生反冲力,推动飞机飞行。

在喷气发动机中,压缩机对空气进行压缩,使其速度增加,压力减小。

然后,加热器对已经压缩的空气加热,使其温度升高,压力保持不变。

最后,喷嘴将加热后的空气迅速喷出,形成高速气流,产生推力。

这一过程中,伯努利原理发挥了重要作用。

4.管道系统中的水流在管道系统中,伯努利原理也可以用来分析水流。

伯努利方程的应用概述

伯努利方程的应用概述

伯努利方程的应用概述伯努利方程是流体力学中十分重要的方程之一,它描述了在不可压缩和不黏滞的流体中,沿着流线,流速增加时压力减小的现象。

这个方程被广泛应用于各种领域,包括流体力学、空气动力学、水力学、航空航天工程等。

本文将对伯努利方程的应用进行概述。

一、流体力学中的应用:1.流体力学实验:伯努利方程可以用来解释在流体力学实验中观察到的现象。

例如,在喷气装置中,当液体从小孔中喷射出来时,其速度增加,压力减小,这可以通过伯努利方程解释。

2.水力学:伯努利方程在研究液体流动、水流以及水力工程中具有广泛的应用。

例如,在水力发电站中,伯努利方程可以用来计算水流速度、水压力以及能量转换等。

3.管道流动:在管道中的流体流动中,伯努利方程可以用来分析不同位置的压力变化。

例如,在一个升压站或者消防设备中,伯努利方程可以用来计算流体的流速、压力以及流量等。

4.飞行器的气动性能:伯努利方程在航空航天工程中的应用是非常重要的。

例如,它可以用来计算飞机机翼产生的升力以及飞机的飞行性能。

二、空气动力学中的应用:1.喷气发动机:伯努利方程在喷气发动机中的应用是十分重要的。

当高速气流通过喷射嘴时,嘴内速度增加,压力降低,通过伯努利方程可以计算出发动机喷气的动力和效率。

2.空气动力学实验:伯努利方程也可以用来解释空气动力学实验中的现象。

例如,在风洞实验中,通过空气通过不同形状的模型,可以通过伯努利方程计算流体的流速、压力以及飞机的气动性能。

三、航空航天工程中的应用:1.飞行器气动性能分析:伯努利方程可以用来分析飞行器在不同飞行状态下的气动性能,例如飞机的升力、阻力等。

通过伯努利方程,可以对飞行器的设计和改进提供重要的参数和数据支持。

2.火箭发动机推力计算:伯努利方程在火箭发动机的设计和性能分析中也具有重要的应用。

通过伯努利方程,可以计算火箭喷射气流的速度、压力以及推力等。

综上所述,伯努利方程在流体力学、空气动力学以及航空航天工程中的应用是广泛而重要的。

伯努利方程求扬程

伯努利方程求扬程

伯努利方程求扬程摘要:一、伯努利方程简介1.伯努利方程来源2.方程的含义和应用范围二、伯努利方程在求扬程中的应用1.扬程的定义和重要性2.利用伯努利方程求扬程的原理3.求扬程的具体步骤和方法三、伯努利方程求扬程的实例分析1.实例背景及问题描述2.利用伯努利方程求解扬程的过程3.结果分析及应用意义四、总结与展望1.伯努利方程在求扬程方面的优势和局限2.未来研究方向和应用前景正文:一、伯努利方程简介伯努利方程,又称伯努利定理,是瑞士科学家丹尼尔·伯努利在18 世纪提出的一个流体力学基本原理。

它描述了流体在流动过程中,流速快的地方压力小,流速慢的地方压力大的规律。

伯努利方程在水利、航空、气象等众多领域有着广泛的应用。

二、伯努利方程在求扬程中的应用扬程是指流体在流动过程中,由于重力作用而产生的位能变化。

在水利工程中,扬程是一个关键参数,直接影响到水电站的发电能力和供水系统的运行效率。

利用伯努利方程可以较为简便地求解扬程问题。

2.1 利用伯努利方程求扬程的原理根据伯努利方程,流体在流动过程中,流速快的地方压力小,流速慢的地方压力大。

通过测量流体在不同位置的压力差,可以推算出扬程。

2.2 求扬程的具体步骤和方法(1)确定流体的起始和终了位置,测量并记录两地的压力值;(2)计算起始和终了位置的压力差;(3)根据伯努利方程,将压力差转换为扬程;(4)对计算结果进行分析和验证,确保其准确性。

三、伯努利方程求扬程的实例分析某水电站设计中,需要确定水轮机的扬程。

通过测量不同水位处的压力,可以得到以下数据:位置1:水位100 米,压力100 千克力/平方米;位置2:水位50 米,压力80 千克力/平方米;位置3:水位0 米,压力70 千克力/平方米。

3.1 求解过程(1)计算压力差:ΔP1 = 100 - 80 = 20千克力/平方米;ΔP2 = 100 - 70 = 30千克力/平方米;(2)根据伯努利方程,计算扬程:H1 = ΔP1 / (ρ * g) = 20 / (1000 * 9.8) = 0.0204 米;H2 = ΔP2 / (ρ * g) = 30 / (1000 * 9.8) = 0.0306 米;(3)计算总扬程:H = H1 + H2 = 0.0204 + 0.0306 = 0.051 米。

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v1
1
D 1 d
4
2 gh c h
理想情况下的流量 实际流量
式中

π 2 Q Q0 d c h 4
π 2 Q0 A1v1 d c h 4
——流量系数,主要与管子材料、尺寸、加工精
度、安装质量、流体的黏性及其运动速度等
因素有关,
c ——结构常数。
v H hl1 2 2g
2 2
将上式就
v2
加以整理
出流量
v2 2 g H hl12
Q A2 2 g H hl12
取虹吸管最高点所在断面为3—3,对1—1、3—3再列伯 努利方程,可知,虹吸管断面3—3处将产生负压。 虹吸原理在生产、生活中的应用 1、黄河汲水灌溉 2、高位水箱引水 3、抽水马桶 想一想虹吸原理在 生产生活中还有哪 些应用?
基本内容: 1、测量流速与流量的仪表; 2、虹吸现象; 3、孔口、管嘴的出流问题。 重点:分析方法
一、测量流速与流量的仪表
、毕托管(Pitot Tube)
如图,对1、2两点列出伯努利方程:
2 p1 u12 p2 u 2 γ 2g γ 2g
u ——动压(dynamical pressure) 2g
二、虹吸现象
3 3 H 1 1
2
O
2
v1 0
O
虹吸原理:如图,对1—1,2—2断面列伯努利方程
2 pa α1v12 p 2 α 2 v2 H hl12 γ 2g γ 2g
由于 A1 A 2 ,所以 上式变成
v1 0 ;p 1 p 2 p a ,并取 2 1 ,则
收缩系数ε与孔口边缘状况有关。
A
式中
——流量系数,与孔口形状,孔口边缘情况和
Q εA 2gH μA 2gH
孔口在壁面上的位置这三个因素有关。 淹没出流时流速、流量计算式与自由出流时的完全相同。 对大孔口应考虑速度不均匀分布的影响。
应用伯努利方程求小孔口出流的流速和流量。 已知:图示一敞口贮水箱,小孔与液面的垂直距离为H(淹深).设水 位保持不变. 求:(1)自由出流速度v (2)出流流量Q 解(1)设流动为不可压缩理 想流体的定常流动. 对于断面 A A 、 B B 有 2 2 p 0 v0 p1 v1 H 2g 2g
第3章 流体动力学及其工程应用
上次课内容回顾

理想流体微小流束的伯利努方程 考虑损失 积分 实际流体微小流束的伯利努方程 实际流体总流的伯努利方程:
z1
p1


v
2 1 1
2g
z2
p2


v
2 2 2
2g
hl
物理意义——能量
几何意义——水头
3.7.2
伯努利方程式的工程应用
0.95 ~ 0.98;
文丘里流量计在工程中已得 到广泛应用,为了使测得的流量 值更接近实际流量,使用时还应 注意一些问题:
除文丘里流量计外,工程上常用的还有孔板流量 计和喷嘴流量计,它们都属于节流式流量计。
孔板流量计
涡 轮 流 量 变 送 器 喷嘴流量计
工程上常用的流量计还有转子流量计、靶式流量计、电 磁流量计、超声流量计等。
应用虹吸管输水,可以跨越高地,减少挖方和埋设管路工程。
三、经孔口、管嘴的出流问题
孔口、管嘴:流体输送过程中测定过流能力的泄流装置。 孔口、管嘴出流:工程上常见的水力现象。
孔口出流(Orifice Flow):在容器壁上开一个形状规则的孔, 液体经孔口流出的水力现象。(如蓄水池排水口出流) 薄壁孔口: < 3d 厚壁孔口: > 3d ,按管嘴考虑。
H 小孔口: d< 10
Z Zቤተ መጻሕፍቲ ባይዱH d> 或 d< 大孔口: 或 d> 10 10 10
管嘴出流(Nozzle Efflux):是在孔口上连接一段很短的管子, 流体从此管流出。 应用:水利工程上的闸孔,路基下的有压涵管,水力采煤用的 水枪,消防用的龙头,汽油机中的汽化器,柴油机中的喷嘴, 火炮中的驻退机,车辆中的减震器,喷射泵以及人工降雨器等 都属于孔口或管嘴的应用问题。
p0 pa , p1 pa , v0 0
v1 2gH Q v1 A1 A1 2gH
整理得 从孔口流出的流量为
式中 ——流速系数,一般为0.96~0.99; 设小孔面积为A,流股发生收缩后.收缩断面处的截面积 A1 为A1,则收缩系数为
实际出流量为
Q A1 2gH

、文丘里流量计(Venturi Meter)
已知:主管路直径D,喉管直径d;定常流条件下,测压管 水头差为 h ,推导管路中实际水流量Q 的计算式。 对过水断面1-1和2-2列出理想 流体的伯努力方程 化简得
A1 D 2 v1 ( ) v1 运用连续 v 2 A2 d 性方程
得主管道流速
式中 ——流速修正系数,取决于毕托管的外形尺寸 和加工精度,其值由实验确定,一般取
Δh ——两测压管内液柱高差。
如果测量气流速度 u 2 gΔh
迎 流 孔 顺 流 孔
0.98
接差压计
——管道中气体密度
头部

尾柄
新型流速测量技术: 现代流体力学、空气动力学、热力学、水力学、生态学、 以及环境工程、化工工程、航空航天工程、水利水电工程、热 能工程、燃烧工程、石油工程等都提出了一系列复杂的流动问 题。其中包括高速流、低速流、旋转流、涡流、管道流、燃烧 流、振荡流、反向流、两相流等,这些都需要新的测量方法和 测量工具,要求新的测量技术和仪器能够适应由单点向多点、 平面向空间、稳态向瞬态、单相向多相发展。 20世纪90年代以后出现的新流动测量技术: 1、热线热膜风速仪(简称HWFA) 2、激光风速仪(LDV或LDA) 3、相位多普勒技术——两相流测量仪器 4、粒子成像速度仪——流场显示技术
测 压 管 测 速 管
2
p ——静压(static pressure) γ
驻点2点处的压强为 p 液体在弯管内上升的高度为
2
驻点
p2 h γ 2 2 p p u p u 2 1 1 2 2 全压 2g 2g
u12 p2 p1 Δh u1 2gΔh 2g γ γ 液体中某点的流速: 实际流速 u 2gΔh
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