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速度水頭

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速度水頭，又稱流速水頭。即流體運動速度的平方與兩倍的重力加速度的比值。其幾何意義為元流過流斷面上單位重量流體所具有的流速高度，相當於不計射流自重和空氣阻力情況下，流體以速度垂直向上噴射到空氣中時所能達到的高度。其物理意義為元流過流斷面上單位重量流體所具有的動能。
中文名
速度水頭
外文名
velocity head
別    名
流速水頭
幾何意義
流斷面上單位重量流體的流速高度
物理意義
流斷面上單位重量流體的動能
應用領域
流體力學

目錄

  1. 1 定義
  2. 2 相關方程
  3. 3 主要意義
  4. ▪ 幾何意義
  5. ▪ 物理意義

速度水頭定義

速度水頭，又稱流速水頭，即流體運動速度的平方與兩倍的重力加速度的比值。
瞭解速度水頭的幾何意義和物理意義以及它和位置水頭及壓強水頭的關係需要從伯努利方程看起。

速度水頭相關方程

黏性元流伯努利方程
粘性流體元流 粘性流體元流
實際流體都具有一定的黏性，在流動過程中流體質點之間以及流體與邊界之間將產生黏滯內摩擦力。克服摩擦力做功需要消耗能量，流體的部分機械能將轉換為熱能而散失。因此，黏性流體流動時，單位質量流體所具有的機械能沿程不是守恆而是逐漸減小的。
根據能量守恆原理，黏性流體元流伯努利方程可以表示為：
方程的適用條件為：①黏性不可壓縮流體；②流體作恆定流動；③質量力僅有重力；④斷面1 -1和2- 2是同一元流的兩個過流斷面。
方程的物理意義是：對於重力作用下的恆定不可壓縮黏性流體，沿同一元流各過流斷面上單位重量流體所具有的總機械能沿流程減小，部分機械能轉化為熱能等損失掉，但各斷面間的總能量（包括損失部分）仍保持不變。
方程的幾何意義是：對於重力作用下的恆定不可壓縮黏性流體，沿同一元流各過流斷面上總水頭
沿流程單調減小。 [1] 

速度水頭主要意義

水頭的幾何意義和物理意義 水頭的幾何意義和物理意義

速度水頭幾何意義

伯努利方程各項都具有長度量綱，幾何上可以用某個高度來表示，把它稱作水頭。
——元流過流斷面上單位重量流體所具有的位置水頭。
——元流過流斷面上單位重量流體所具有的壓強水頭。
——元流過流斷面上單位重量流體所具有的測壓管水頭。
——元流過流斷面上單位重量流體所具有的速度水頭，又稱流速高度（相當於不計射流自重和空氣阻力情況下，流體以速度垂直向上噴射到空氣中時所能達到的高度）。
稱為總水頭，
表明在不可壓縮理想恆定流情況下沿同一元流（即同一條流線）各斷面的總水頭相等。 [1] 

速度水頭物理意義

元流伯努利方程中的各項分別表示了單位質量流體的三種不同的能量形式。
——元流過流斷面上單位質量流體相對於某基準面所具有的位置勢能。
——元流過流斷面上單位重量流體相對於以大氣壓強為基準所具有的壓強勢能。
——元流過流斷面上單位重量流體所具有的總勢能。
——元流過流斷面上單位重量流體所具有的動能。質量
的流體，它的速度為
，則它的動能為
，單位質量流體的動能為
。
——元流過流斷面上單位重量流體所具有的總機械能。
表明對於重力作用下的恆定不可壓縮理想流體，沿同一元流，過各流斷面上單位質量流體的機械能守恆。 [1] 
參考資料
  • 1.    朱儁鋒．工程流體力學：鄭州大學出版社，2011.09