生活中的流体力学

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生活中的流体力学

作者：叶政安

来源：《中国科技纵横》2017年第07期

摘要：伯努利方程是在流体力学的连续介质理论方程建立之前，水力学所采用的基本原理，其实质是流体的机械能守恒。由于在近似相同的海拔高度下，地球大气满足伯努利方程定常流、不可压缩流、无摩擦流以及流体沿着流线流动的前提假设，因此生活中帆船逆行、香蕉球等现象均可由伯努利方程解释。

关键词：生活；流体力学；伯努利方程；马格努斯效应

中图分类号：TQ464 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）07-0205-02

流体力学作为力学领域的一个分支，已经广泛融入了各行各业，并为诸多领域如航空航天，帆船运动及足球运动等理论研究做出来不容小觑的贡献。伯努利方程作为流体力学最基本的理论，能够解释许多生活中如香蕉球、帆船逆行、飞机升力的现象，并从科学的角度讨论如何改变这些现象的效果以更好地为人类服务。

1 伯努利方程

“伯努利原理”由丹尼尔·伯努利在1726年提出，是在流体力学的连续介质理论方程建立之前，水力学所采用的基本原理，其实质是流体的机械能守恒。[1]伯努利方程的基本假设为定

常流、不可压缩流、无摩擦流以及流体沿着流线流动。即运用伯努利方程理论的流体必须满足在流动系统中流体在任何一点之性质不随时间改变、流体密度为常数、摩擦效应可忽略以及流体元素沿着流线而流动且流线间彼此不相交的条件。伯努利方程如下所示：

p----压强

ρ----流体密度

h----单位重量流体重力势能（高度）

关于伯努利方程的定性解释，当满足伯努利方程假设的流体流过截面面积不同的流管时，如果管的截面较小，空气的速度就较大；而在截面较大的地方，空气的速度就较小。由于为常数，在速度大的地方压力小，速度小的地方压力大。

由于在近似相同的海拔高度下，地球大气可看作定常、不可压缩、无摩擦以及沿着流线流动的流体，因此生活中的许多现象均可由伯努利方程解释。

2 生活中的伯努利方程