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  • 1 # 使用者2525046378712

    伯努利方程本質上是能量守恆,並沒有限制說只能用在某種特殊的流動上。這裡簡單地從能量方程出發

    在無粘+定常+無熱量傳導的假設下,流動滿足等熵流動,右邊項全為零,方程可化簡為

    其中 為流體的焓, 為重力勢。很明顯,在上述假設前提下,流動總能守恆。其實這也是伯努利方程,注意此處沒有常密度的假設,因此是可以應用到等熵可壓縮流動的伯努利方程。所以說,並不是伯努利方程不能用在可壓縮流動上,只是大部分教科書介紹的是不可壓縮的伯努利方程。

    不可壓縮的伯努利方程的推導需要進一步假設。有

    在等熵流動下,有 ,其中 。因此有

    積分後有

    這裡的積分項叫壓力勢(pressure potential)。若假設常密度,則化簡為我們熟知的不可壓縮伯努利方程

    這裡有個隱含的假設就是流動是正壓的(barotropic),即密度滿足 ;在此條件下,該積分與路徑無關只與終點有關,從而推得最後的不可壓縮伯努利方程。

    從能量的角度講,由於常密度的假設,不可壓縮伯努利方程忽略了內能(熱力學)的變化,這也是不可壓縮流動和可壓縮流動的一個很大的區別。總之,伯努利方程代表勢能+動能=常數(沿流線),唯一的區別在於可壓縮伯努利的勢能中還包括熱能勢(即焓,或者說內能)。

    從動量方程也可以推匯出上述公式,詳情參考Kundu et al的流體力學教材。

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