原表达式
12ρν2+ρgh+p=constant\frac{1}{2}\rho\nu^2 + \rho g h + p = constant21ρν2+ρgh+p=constant
其中:
ν=\nu=ν= 流体流速
g=g=g= 重力加速度
h=h=h= 流体处于的高度
p=p=p= 流体所受的压力强度
ρ=\rho =ρ= 流体密度
定理假设
- 定常流动
- 不可压缩流体
- 无摩擦流
- 流体沿着流线流动
推导过程
流体在直管路的时候一般是没有压差的,也就是压力对它不做功,当遇到管路突然改变的时候就会发生压力的改变,从而出现压差,我们假设这个压差是固定值,这样就会出现两处压差p1,p2p_1,p_2p1,p2,如图所示。
流体因受压力推动而得到能量:
F1s1−F2s2=p1A1ν1Δt+p2A2ν2ΔtF_1s_1 - F_2s_2 = p_1A_1\nu_1\Delta_t + p_2A_2\nu_2\Delta_tF1s1−F2s2=p1A1ν1Δt+p2A2ν2Δt
流体因重力做功而损失的能量:
mgh1+mgh2=ρgA1ν1Δth1+ρgA2ν2Δth2mgh_1 + mgh_2 = \rho gA_1\nu_1\Delta_th_1 + \rho gA_2\nu_2\Delta_th_2mgh1+mgh2=ρgA1ν1Δth1+ρgA2ν2Δth2
流体所得动能:
12mν22−12mν12=12ρA2ν2Δtν22+12ρA1ν1Δtν12\frac{1}{2}m\nu_2^2 - \frac{1}{2}m\nu_1^2 = \frac{1}{2}\rho A_2\nu_2\Delta_t\nu_2^2 + \frac{1}{2}\rho A_1\nu_1\Delta_t\nu_1^221mν22−21mν12=21ρA2ν2Δtν22+21ρA1ν1Δtν12
根据能量守恒定律:流体因压力做功所得能量 + 流体因重力做功所失能量 = 流体所得动能
化简可以得到:
ν22g+h+pρg=constant\frac{\nu^2}{2g} + h + \frac{p}{\rho g} = constant2gν2+h+ρgp=constant