伯努利方程本质上是能量守恒,并没有限制说只能用在某种特殊的流动上 。这里简单地从能量方程出发
在无粘+定常+无热量传导的假设下,流动满足等熵流动,右边项全为零,方程可化简为
其中为流体的焓,为重力势 。很明显,在上述假设前提下,流动总能守恒 。其实这也是伯努利方程,注意此处没有常密度的假设,因此是可以应用到等熵可压缩流动的伯努利方程 。所以说,并不是伯努利方程不能用在可压缩流动上,只是大部分教科书介绍的是不可压缩的伯努利方程 。
不可压缩的伯努利方程的推导需要进一步假设 。有
在等熵流动下,有,其中。因此有
积分后有
这里的积分项叫压力势(pressure potential) 。若假设常密度,则化简为我们熟知的不可压缩伯努利方程
【伯努利方程原理?】这里有个隐含的假设就是流动是正压的(barotropic),即密度满足;在此条件下,该积分与路径无关只与终点有关,从而推得最后的不可压缩伯努利方程 。
从能量的角度讲,由于常密度的假设,不可压缩伯努利方程忽略了内能(热力学)的变化,这也是不可压缩流动和可压缩流动的一个很大的区别 。总之,伯努利方程代表势能+动能=常数(沿流线),唯一的区别在于可压缩伯努利的势能中还包括热能势(即焓,或者说内能) 。
从动量方程也可以推导出上述公式,详情参考Kundu et al的流体力学教材 。
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