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🌊 伯努利方程计算器

在流动的两点(1、2)的压力(P)、流速(v)、高度(h)中输入5个值,本计算器会立即通过伯努利方程计算出剩余的1个值。

请输入流体密度(ρ),在下方6个变量(P1,v1,h1,P2,v2,h2)中选择要求解的值,再填写其余5个。假设为不可压缩、定常、无粘性流动(使用国际单位制)。

点 1
点 2
计算结果

公式: P₁ + ½ρv₁² + ρgh₁ = P₂ + ½ρv₂² + ρgh₂ (g = 9.80665 m/s²)

指南

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01

什么是伯努利方程?

伯努利方程是流体力学的核心定律,指出在不可压缩、无粘性、定常流动条件下,沿流线压力能、动能与势能之和保持不变。

P + ½ρv² + ρgh = 常数

流速增大时压力降低,高度升高时压力也会降低,三项之间相互抵消。该方程由丹尼尔·伯努利于1738年提出,广泛应用于飞机升力、管道流动、文丘里管等领域。
02

两点之间的关系式

对于流动路径上的点1和点2,成立以下关系:

P₁ + ½ρv₁² + ρgh₁ = P₂ + ½ρv₂² + ρgh₂

当已知密度(ρ)以及6个变量(P1、v1、h1、P2、v2、h2)中的5个时,本计算器会通过代数变换求解剩余的1个变量。在求解流速时,若得到的v²为负数,则说明该输入组合没有物理解,将显示错误提示。
03

假设与局限性

该计算假设流体不可压缩(密度恒定)、无粘性摩擦损失、且处于定常流动(不随时间变化)。实际管道系统中存在摩擦损失、湍流以及可能的可压缩效应,精确工程设计需要使用包含损失项的扩展能量方程。

常见问题

为什么需要输入5个值?
伯努利方程是连接P1、v1、h1、P2、v2、h2与密度ρ的单一等式。已知6个变量中的5个,即可通过代数运算唯一求解剩余的1个。
"不存在物理解"什么时候会出现?
在求解流速(v1或v2)时,方程整理后会得到v²的值。若其他输入值的组合使该值为负,则不存在实数平方根,说明该输入组合在物理上不可能。
可以用于可压缩流体(气体)吗?
本计算器假设密度恒定的不可压缩流动。对于低速气体流动可作为近似应用,但不适用于马赫数较高的高速可压缩流动。