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1、伯努利方程（压力与流量的关系）伯努利方程Bernoulliequation流体宏观运动机械能守恒原理的数学表达式。1738年瑞士数学家D伯努利在水动力学一关于流体中力和运动的说明中提出了这一方程。它可由理想流体运动方程（即欧拉方程）在定态流动条件下沿流线积分得出；也可由热力学第一定律导出。它是一维流动问题中的一个主要关系式，在分析不可压缩流体的定态流动时十分重要，常用于确定流动过程中速度和压力之间的相互关系。方程的形式对于不可压缩的理想流体，密度不随压力而变化，可得：式中Z为距离基准面的高度;p为静压力;u为流体速度;p为流体密度；g为重力加速度。方程中的每一项均为单位质量流体所具有的机械能，
2、其单位为Nm/kg,式中左侧三项，依次称为位能项、静压能项和动能项。方程表明三种能量可以相互转换，但总和不变。当流体在水平管道中流动时Z不变，上式可简化为：此式表述了流速与压力之间的关系流速大处压力小，流速小处压力大。对于单位重量流体，取管道的1、2两截面为基准，则方程的形式成为：式中每一项均为单位重量流体的能量，具有长度的因次，三项依次称为位头、静压头和动压头（速度头）。对于可压缩理想流体，密度随压力而变化。若这一变化是可逆等温过程，则方程可写成下式：若为可逆绝热过程，方程可写为：式中Y为定压比热容cp和定容比热容Cv之比，即比热容比，也称为绝热指数。对于粘性流体，流动截面上存在着速度分布，
3、如用平均流速表达动能项，应对其乘以动能校正系数a。此外，还需考虑因粘性引起的流动阻力,即造成单位质量流体的机械能损失hf,若在流体流动过程中，单位质量流体又接受了流体输送机械所做的功W,在这些条件下，若取处于均匀流段的两截面1和2为基准，则方程可扩充为：a值可由速度分布计算而得,流体在圆管内作层流流动时a=2;作湍流流动时，a1.06。方程的应用伯努利方程阐明的位能、动能、静压能相互转换的原理，可用来分析计算一些实际问题，例如： 计算流体从小孔流出的流速设在容器中盛有液体，液面维持不变距液面下h处的容器壁面上开有一小孔，液体在重力作用下自小孔流出。据伯努利方程可以计算出液体由小孔流出时的平均流
4、速为：式中Cd为孔流系数，其值由实验确定，约为0.610.62;g为重力加速度。由上述速度及已知的小孔面积可算出通过小孔的流量；或由这一关系，计算确定达到一定流量所必须维持的液面高度。若气体在一定压力差作用下由容器壁上的小孔流出，当速度不过大时，可视为不可压缩流体，其流量也可以利用伯努利方程来估计。 毕托管设均匀气流以等速uo绕过某物体流动，气流受阻后在物体前缘（A处）停滞，形成驻点（图1）,该点处的压力称为驻点压力pA。若未受扰动的某点O压力为po,由伯努利方程可得测出pA与p。的差值，即可算出流速u。据此原理计设的测速装置，称测速器,又称毕托管。毕托管（图2）由一个圆头的双层套管组成，在圆
5、头中心处开有与内套管相连的小孔,内套管与测压计的一头联接，以测定驻点压力pA；在外套管侧表面一定距离处，沿周向均匀地开一排与管壁垂直的静压孔，外套管与测压计的另一头相联，以测定压力p。根据测得的压力差h,可计算测点处的流速。 文丘里管又称文氏管（图3）,是一种先收缩而后逐渐扩大的管道。由于截面积有变化，流速改变，根据伯努利方程，压力也随之改变。量出管前与喉管处的压力差，即可推算流量。用于测量流量的文丘里管，称文丘里流量计。又由于文丘里管喉部形成高速气流，会产生负压而抽吸液体，使气液密切接触，用于完成气体的洗涤、冷却、吸收和反应等操作。用于这类操作的文丘里管称为文丘里洗涤器。伯努利方程Berno
6、ulliequation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。这个理论是由瑞士数学家丹尼尔第T白努利在1738年提出的，当时被称为伯努利原理。后人又将重力场中欧拉方程在定常流动时沿流线的积分称为伯努利积分，将重力场中无粘性流体定常绝热流动的能量方程称为伯努利定理。这些统称为伯努利方程，是流体动力学基本方程之一。重力场中无粘性不可压缩流体定常流动的伯努利方程有以下3种形式（1）式中下角标1、2分别表示流线上任意两点的位置；式(1)中、gz和E分别视为单位质量流体的压力势能、动能、位势能和总能量；式(2)常用在水力工程方面。式中、z和H分别称为压力水头、速
7、度水头、位置水头和总水头式(3丿经常用于流体测量方面，它忽略了重力项的影响。式中p和p0分别称为静压、动压和总压。以上3式分别表示流线上任意两点的总能量、总水头和总压相同。图中的水箱小孔出流，可作为伯努利方程的应用实例。p1=p2=pa,pa为大气压力，因为流速，由式(1)可得小孔出流速度。其中h为小孔到液面的高度。对于重力场中无粘性气体的定常绝热流动，伯努利方程有以下形式式中hl、h2分别为流线上任意1、2两点气体的比焓(见焓)；h0为气体的总焓。上式表示流线上任意两点见煮沸法CaCO3,MgCO3,药剂软化法，离子交换法，电渗析和超滤技术焓相等。对于重力场中粘性气体定常绝热管内流动，上式也适用，这时下角标1、2表示任意两横截面的位置，v1、v2、h1、h2、h0均取对应管道横截面上的平均值。（2）(3)
