什么是动压?
动压(通常记作 q)指运动流体单位体积所具有的动能。它表示当流体被滞止(速度降为零)时所产生的压强增量,是空气动力学、流体力学以及暖通空调(HVAC)设计中的核心概念。其计算公式为 \(q = \frac{1}{2} \cdot \rho \cdot v^{2}\),其中 \(\rho\) 为流体密度,\(v\) 为流速。
如何使用本计算器
输入以千克每立方米(kg/m³)为单位的流体密度,以及以米每秒(m/s)为单位的流速,即可读取以帕斯卡(Pa,同时给出千帕 kPa)为单位的动压结果。在海平面、15 ℃ 条件下,空气密度约为 1.225 kg/m³;淡水则可取约 1000 kg/m³。请确保两个输入值都采用统一的国际单位制(SI),这样结果才会以帕斯卡为单位。
公式详解
由于动能与速度的平方成正比,动压会随流速增大而急剧上升——速度翻一倍,\(q\) 就会变为原来的四倍。公式中的 \(\frac{1}{2}\) 系数直接来源于动能项 \(\frac{1}{2}mv^{2}\),将其按单位体积改写即可(质量除以体积就是密度)。需要注意的是,动压不等于静压;在伯努利方程中,二者相加才等于总压(即滞止压强)。
计算示例
某飞机以 50 m/s 的速度在密度为 1.225 kg/m³ 的空气中飞行。则 $$q = \frac{1}{2} \times 1.225 \times 50^{2} = 0.5 \times 1.225 \times 2500 = 1531.25 \text{ Pa}$$ 约合 1.53 kPa。空气动力学工程师会将这个数值乘以参考面积和相应的系数,从而估算升力或阻力。
常见问题
本计算器使用什么单位?采用国际单位制(SI):密度单位为 kg/m³,流速单位为 m/s,得到的压强单位为帕斯卡(Pa)。
动压和静压是一回事吗?不是。静压是流体所处环境的压强;动压则是由于流体运动而额外产生的压强。二者之和即为总压或滞止压强。
空气密度应该取多少?标准海平面空气密度约为 1.225 kg/m³,但密度会随海拔升高而下降,随温度降低而上升,因此请根据实际情况适当调整。