伯努利方程的物理意义是单位重量流体具有的总势能,是单位重量流体具有的动能。管内作稳定流动的理想液体具有压力能、势能和动能三种形式的能量,在适合限定条件的情况下,流场中的三种能量都可以相互转换,但其总和却保持不变,这三种能量统称为机械能.。由此可以得出:伯努利方程在本质上是机械能的转换与守恒
伯努利方程这个理论是由瑞士数学家丹尼尔·伯努利在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。
需要注意的是,由于伯努利方程是由机械能守恒推导出的,所以它仅适用符合以下假设的理想流体:
1、定常流:在流动系统中,流体在*一点的性质不随时间发生改变。
2、不可压缩流:密度为常数,在流体为气体适用于马赫数(M)<0.3。
3、无摩擦流:摩擦效应可忽略,忽略黏滞性效应。
4、流体沿着流线流动:流体元素沿着流线而流动,流线间彼此是不相交的。
作为水力学的重大发现,这是在流体力学的连续介质理论方程建立之前,伯努利原理为水力学所采用的基本原理,其在实际生产中应用非常广泛。
常见的应用有如下例子
1、翼型升力
飞机为什么能够飞上天?这是因为飞机飞行时机翼周围空气的流线分布由于机翼横截面的形状而上下不对称,飞机机翼上方空气流动的距离较长,速度较快,其压强小;下方的空气流线段,流速慢,受到的压强较大,所以飞机的机翼便产生了向上的托力。当飞机达到*的速度时,突然拉升机头,飞机便可以飞进蓝天。
2、空吸作用
当管道内流速增加时,管道内的压强变小,便会对与其连接的流体产生吸入作用,如喷射器原理等。日常中水流抽气机、喷雾器也均是伯努利原理的应用。当然,还有虹吸作用也如此,很多人小时候都有玩过用一根管把桶里面的水抽出来的体验。
丹尼尔·伯努利
丹尼尔·伯努利(DanielBernolli)(1700年2月8日-1782年3月17日),出生于荷兰格罗宁根,瑞士数学家、物理学家,伯努利家族成员之一。
1715年丹尼尔·伯努利获得学士学位。
1716年获得艺术硕士学位。
1721年获得医学博士学位。
1725年至1733年到彼得堡科学院工作,被任命为生理学院士和数学院士。
1727年开始与欧拉一起工作。
1733年回到了巴塞尔,先任解剖学和植物学*。1738年出版著作《流体动力学》。
1750年被选为英国*学会会员。
丹尼尔·伯努利的研究的工作几乎对当时的数学和物理学的研究前沿的问题都有所涉及,特别是他的数学到力学的应用,尤其是流体力学和他在概率和数理统计领域做的先驱工作。