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输入计算

数学公式

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结果

速度水头
0.4587
米(流体柱米数)
流速 3 m/s
重力加速度 9.81 m/s²
公式 hv = v² / (2g)

什么是速度水头?

速度水头(又称流速水头)是流体总能量中由其运动所贡献的那部分,用等效的流体柱高度来表示。它是伯努利方程中的三项之一,另外两项分别是压力水头和位置水头(高程水头)。速度水头反映了流体能量中有多少属于动能,这一指标在管径选型、泵系统分析以及估算沿程损失和局部损失时都至关重要。

示意图展示流体流经水平管道,带有速度箭头和表示速度水头的垂直高度
速度水头表示流动流体的动能,以等效的液柱高度来表示。

如何使用本计算器

请输入流体的流速(单位:米/秒),以及重力加速度(地球上默认取 9.81 m/s²)。计算器会即时返回以"流体柱米数"表示的速度水头。由于速度水头只取决于流速和重力加速度,因此计算结果与流体的密度无关。

公式详解

速度水头的计算公式为:

$$h_v = \frac{\text{Velocity}^{2}}{2 \cdot \text{Gravity}}$$

其中 \(v\) 为平均流速,\(g\) 为重力加速度。由于流速被平方,水头会随流速加快而急剧上升:流速翻倍,速度水头就会变为原来的四倍。分母 \(2g\) 的作用是把单位重量流体所具有的动能换算为长度单位。

伯努利能量分量堆叠为三段高度:位置水头、压力水头和速度水头
在伯努利方程中,总水头是位置水头、压力水头和速度水头之和。

计算实例

假设水在地球上以 3 m/s 的流速通过一根管道(g = 9.81 m/s²),那么 $$h_v = \frac{3^2}{2 \times 9.81} = \frac{9}{19.62} = 0.4587 \text{ 米}$$ 也就是说,流动的水所携带的动能,相当于一根高 0.46 米的流体柱。

常见问题

流体种类会影响速度水头吗?不会。速度水头只取决于流速和重力加速度,因此在相同流速下,水、油和空气的速度水头(以各自流体柱米数计)是相同的。

计算结果使用什么单位?当流速以 m/s、重力加速度以 m/s² 为单位时,结果即为流体柱的米数。若使用美制单位,请采用 ft/s 和 32.174 ft/s²,得到的结果单位为英尺。

为什么速度水头很重要?它被用于伯努利方程,以及计算局部损失(管件、阀门等)——这类损失通常等于某个损失系数乘以速度水头。

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