伯努利定律
目录
伯努利定律
在流体动力学中,伯努利定律指出流体速度的增加与静压的降低或流体势能的降低同时发生。
伯努利定律可以应用于各种类型的流体流动,从而产生各种形式的伯努利方程。 伯努利方程的简单形式适用于不可压缩的流动。 更高级的形式可以应用于更高马赫数的可压缩流。
伯努利定律可以从能量守恒原理推导出来。 这表明,在稳定流动中,流体中所有形式的能量总和在没有粘性力的所有点上都是相同的。 这要求动能、势能和内能的总和保持不变。: § 3.5 因此,流体速度的增加——意味着其动能(动态压力)的增加——与( 其势能(包括静压)和内能之和。 如果流体从储层流出,所有形式的能量总和是相同的,因为在储层中,每单位体积的能量(压力和重力势能 ρ g h 的总和)在任何地方都是相同的。
伯努利定律也可以直接从艾萨克·牛顿的第二运动定律推导出来。 如果少量流体从高压区域水平流向低压区域,则后面的压力会比前面大。 这会在体积上产生净力,使其沿着流线加速。
流体颗粒仅受压力和自身重量的影响。 如果流体沿流线的一部分水平流动,速度增加的地方只能是因为该部分的流体已从较高压力区域移动到较低压力区域; 如果它的速度变慢,那只能是因为它从低压区移动到高压区。 因此,在水平流动的流体中,压力最低的地方速度最快,压力最高的地方速度最低。
不可压缩流动方程
在大多数液体和低马赫数气体的流动中,无论流动中的压力如何变化,流体块的密度都可以被认为是恒定的。 因此,可以认为流体是不可压缩的,这些流动称为不可压缩流动。 伯努利在液体上进行了他的实验,因此他的原始形式的方程仅对不可压缩流动有效。
伯努利方程和伯努利常数适用于每单位质量能量均匀的任何流动区域。 储层中每单位质量液体的能量在整个储层中是均匀的,因此如果储层将液体输送到管道或流场中,则可以使用伯努利方程和伯努利常数来分析除存在粘性力的任何地方的流体流动 并侵蚀每单位质量的能量。