Калькулятор закона Бернулли
Рассчитайте давление, скорость, высоту или диаметр по уравнению Бернулли в двух сечениях трубы. Учёт неразрывности потока, проверка на кавитацию, расчёт пьезометрической и скоростной высоты. Отдельный режим — истечение из бака по формуле Торричелли.
Для кавитации используется абсолютное давление; к манометрическому добавляется 101,325 кПа.
Скорость во втором сечении вычисляется из условия одинакового расхода в двух сечениях.
Это калькулятор уравнения Бернулли для жидкости
Эта страница считает гидродинамическое уравнение Бернулли для жидкости или низкоскоростного газа в двух сечениях трубы. Это не формула Бернулли из теории вероятностей и не калькулятор биномиального распределения.
Модель помогает найти давление, скорость, высоту или диаметр во втором сечении, а затем проверить расход, полный напор и риск кавитации. Для истечения из открытого бака есть отдельный режим Торричелли.
Формула Бернулли
В форме давлений уравнение связывает статическое давление, скорость и высотную отметку вдоль одной линии тока. Его применяют для стационарного несжимаемого потока без подвода работы и тепла.
p — статическое давление; ρ — плотность среды; v — скорость потока; g — ускорение свободного падения; z — высотная отметка.
В форме напоров все члены выражены в метрах столба выбранной жидкости. Так удобнее сравнивать пьезометрическую, скоростную и геометрическую составляющие.
H — полный напор; p — давление; ρ — плотность; v — скорость; z — геометрическая высота.
Уравнение неразрывности
Для стационарной несжимаемой жидкости расход через оба сечения должен совпадать. Поэтому скорость и диаметр нельзя задавать независимо без проверки расхода.
Q — объёмный расход; v — средняя скорость; S — площадь сечения потока.
v₁ и v₂ — скорости в двух сечениях; S₁ и S₂ — площади этих сечений.
Как читать результат
| Блок результата | Что проверять |
|---|---|
| Давление | Смотрите, указано ли абсолютное или манометрическое значение. Для кавитации нужен абсолютный уровень. |
| Расход | В стационарной несжимаемой модели значения в двух сечениях должны совпадать с малой погрешностью. |
| Полный напор | В идеальной модели значения совпадают; заметная разница означает потери или несогласованные исходные данные. |
| Кавитация | Предупреждение появляется, когда абсолютное давление ниже давления насыщенного пара выбранной жидкости. |
Истечение из бака по Торричелли
Торричелли — частный случай Бернулли для открытого бака, где давление на поверхности и на выходе одинаковое, а скорость поверхности мала по сравнению со скоростью струи.
v — скорость истечения; μ — коэффициент расхода; g — ускорение свободного падения; h — высота столба жидкости.
Q — расход через отверстие; S — площадь отверстия; μ — коэффициент расхода; h — напор над отверстием.
| Тип отверстия | Ориентир по коэффициенту | Комментарий |
|---|---|---|
| Острая кромка | 0.60-0.62 | Типичный учебный и бытовой случай |
| Короткая трубка | 0.80-0.82 | Сливной патрубок с коротким участком |
| Плавный насадок | 0.94-0.98 | Сопло или насадок с меньшими потерями |
Ограничения применимости
- Поток считается стационарным и несжимаемым.
- Расчёт относится к одной линии тока между двумя выбранными сечениями.
- Вязкие потери, местные сопротивления, насосы, турбины и теплообмен не рассчитываются.
- Для воздуха и других газов простая несжимаемая модель годится только как низкоскоростное приближение.
- Скорости вводятся как неотрицательные величины; направление потока задаётся порядком сечений.
H₁ — полный напор в начале участка; H₂ — полный напор в конце; h_w — потери напора.
Кавитация и абсолютное давление
Кавитационная проверка сравнивает абсолютное давление во втором сечении с давлением насыщенного пара жидкости. Если пользователь вводит манометрическое давление, калькулятор переводит его в абсолютное для этой проверки.
Давление насыщенного пара зависит от температуры: у воды при нагреве оно быстро растёт, поэтому один и тот же расчёт может быть безопасным для холодной воды и опасным для горячей.
| Жидкость | Температура | Давление насыщенного пара, кПа |
|---|---|---|
| Вода | 20 °C | 2.34 |
| Вода | 60 °C | 19.9 |
| Вода | 100 °C | 101.3 |
| Бензин | 20 °C | около 55-60 |
| Спирт | 20 °C | около 5.9 |
Часто задаваемые вопросы
Источники и нормативная база
- Bernoulli's Equation — NASA Glenn Research CenterNASA Glenn Research Center
- Bernoulli EquationEngineering ToolBox
- Equations in Fluid MechanicsEngineering ToolBox
- Закон ТорричеллиWikipedia
- Water Vapor Saturation Pressure: Data, Tables & CalculatorEngineering ToolBox
Расчёты выполняются на основе указанных нормативных и справочных источников. Ссылки открываются в новой вкладке.
Похожие инструменты
Объёмный и массовый расход жидкости в четырёх режимах: расход в трубе, уравнение неразрывности для двух сечений, время заполнения резервуара и истечение из бака по Торричелли. 16 жидкостей в библиотеке для массового расхода. Вывод расхода в 8 единицах: м³/с, л/с, л/мин, л/ч, м³/ч, м³/мин, GPM, CFM. SVG-схемы трубы, диффузора, бака с истечением.
Рассчитайте число Рейнольдса формула расчета или формула расчета для трубы, прямоугольного канала, открытого русла и пластины. Есть 22 жидкости с ν и ρ, ручной ввод вязкости, гидравлический диаметр и вердикт: ламинарный, переходный или турбулентный поток.
Рассчитывает давление неподвижной жидкости на глубине в трёх режимах: избыточное или абсолютное давление с силой на дно, сила на вертикальную стенку с центром давления и сообщающиеся сосуды с двумя жидкостями. В библиотеке 16 жидкостей: пресная и морская вода, ртуть, топливо, масла, спирт, глицерин, мёд, кровь и другие. Есть гравитация Земли, Луны, Марса, Юпитера, Венеры, Меркурия и ручной ввод g. Результат выводится в Па, кПа, МПа, бар, атм, мм рт. ст., м H₂O и psi.
Расчёт выталкивающей силы по закону Архимеда. Три способа задать тело: объём + масса, объём + плотность материала, масса + плотность. 16 жидкостей (вода, ртуть, масла, спирт, кровь, мёд) и 16 материалов (металлы, дерево, лёд, пластик). Расчёт веса в воздухе, кажущегося веса в жидкости и автоматическое определение «плавает / тонет» с долей погружённого объёма. Поддержка частичного погружения. SVG-визуализация плавания с векторами сил.