伯努利管道流动模拟器
拖动流量滑杆,看水在窄喉部加速、压力随之下降。 三根测压管分别显示各截面的静压高低。
拖动流量滑杆,看水在窄喉部加速、压力随之下降。 三根测压管分别显示各截面的静压高低。
伯努利原理把流动流体的速度与它的压力联系起来。让水通过一段先收窄的管道,水在窄处必须走得更快;而流速变快,静压就会下降。这个模拟器把这一交换关系变得看得见。
拖动流量滑杆,设定每秒通过的水量。三根测压管接在管道上,每根管内的液面高度都读出该处的静压。
从外面看管道处处一样。把收窄的喉部、移动的粒子和三根压力管一起展示出来,速度与压力的此消彼长就一目了然:流速最快的中段,测压管液面永远最低。
两个要点最关键:流量 Q 在每个截面都相同,管道变窄只是改变了速度与压力之间的分配。
滑杆设定通过管道的流量 Q。由于是稳定流动,同样的 Q 必须通过每一个截面,所以任意一点的流速都由它在该处遇到的面积决定。
在宽管段 A₁ 里水流缓慢、彼此挤得很紧,所以静压很高。第一根测压管高高立起,正说明这一点。
在窄管段 A₂,同样的流量被压进一半的面积。为了通过,水流速度加倍,而中间的测压管随之下降——加速所消耗的能量是从压力里支付的。
每根测压管让液体升到与该处静压成正比的高度。把三个液面并排一看,就能看到压力在下探喉部时下降、随后又回升。
下游管道扩回原来的尺寸,水流减慢到先前的速度。喉部用于加速的那部分能量又回到压力上,最后一根测压管升到与第一根相同的高度。
对于无损失的流动,流速加快的地方静压下降,流速减慢的地方压力回升。沿管道压力与运动能量之和保持不变。
每秒都必须有同样体积的水通过每一个截面。面积变小的地方,水只能走得更快才能通过,所以面积减半,流速加倍。
让水加速需要消耗能量,而这些能量是从压力里支付的。喉部水流很快,留给压力的能量就少,静压因而下降。
每根测压管都接在管道上,让液体升到与该处静压成正比的高度。三根并排一看就知道哪里压力高、哪里压力低。
不会。稳定流动下,同样的流量 Q 会通过每一个截面。改变的是流速和压力,每秒通过的水量在喉部和进口处完全一样。
管道重新扩回原来的尺寸,水流随之减慢到先前的速度。喉部用于加速的那部分能量又回到压力上,液面因此重新升高。