有趣的伯努利原理30

有趣的伯努利原理p1+1/2ρv12+ρgh1=p2+1/2ρv22+ρgh2目前一頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)前言連續(xù)性原理動(dòng)量原理伯努利原理流體力學(xué)航空氣象船舶水利洪水泛濫大禹治水南水北調(diào)潮汐利用颶風(fēng)帆船城市風(fēng)道通風(fēng)空調(diào)目前二頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)目前三頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)伯努利原理“伯努利原理”是瑞士丹尼爾·伯努利在1726年提出，是理想流體定常流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程，解釋為不可被壓縮的流體在忽略粘性損失的流動(dòng)中，流線上任意兩點(diǎn)的壓力勢(shì)能、動(dòng)能與位置勢(shì)能之和保持不變。其實(shí)質(zhì)是流體的機(jī)械能守恒，即：動(dòng)能+壓力勢(shì)能+位置勢(shì)能=常數(shù)日常生活中，我們只要記住伯努利原理其最為喜聞樂見的推論即可：流體等高度流動(dòng)時(shí)，流速大，壓力就小，流速小，則壓力大。我們的生活處處可以看見伯努利原理在微笑，那么，在我們初步了解伯努利原理后，再共同回顧一下生活中的一些有趣的現(xiàn)象。目前四頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)生活中的伯努利原理目前五頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)列車安全為什么在列車站臺(tái)上均劃有黃色安全線？因?yàn)榱熊嚫咚亳倎頃r(shí)，靠近列車的空氣被帶動(dòng)而快速流動(dòng)起來，壓強(qiáng)也因此減小，站臺(tái)上的旅客若離列車過近，旅客身體前后會(huì)出現(xiàn)明顯的壓強(qiáng)差，身體后面較大的壓力會(huì)把旅客推向列車而造成傷害。有人測(cè)定過，在列車以每小時(shí)50公里的速度前進(jìn)時(shí)，竟有8公斤左右的力從身后把人推向列車。對(duì)HSE的啟示：看懂“伯努利”原理后，盡量遠(yuǎn)離高速運(yùn)動(dòng)的物體，避免自己和同事處于危險(xiǎn)的境地。目前六頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)船吸現(xiàn)象1912年秋天，“奧林匹克”號(hào)正在大海上航行，在距離這艘船100米處，有一艘比它小得多的鐵甲巡洋艦“豪克”號(hào)正在向前疾駛，兩艘船彼此靠得較攏平行著駛向前方。忽然，正在疾駛中的"豪克"號(hào)好像被大船吸引似地向"奧林匹克"號(hào)闖去。最后，"豪克"號(hào)的船頭撞在"奧林匹克"號(hào)的船舷上，撞出個(gè)大洞，釀成一件重大海難事故。用這個(gè)原理來審視這次事故，就不難找出事故的原因。當(dāng)兩艘船平行著向前航行時(shí)，在兩艘船中間的水比外側(cè)的水流得快，中間水對(duì)兩船內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)，也就比外側(cè)對(duì)兩船外側(cè)的壓強(qiáng)要小。于是，在外側(cè)水的壓力作用下，兩船漸漸靠近，最后相撞?，F(xiàn)在航海上把這種現(xiàn)象稱為"船吸現(xiàn)象"。目前七頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)伯努利原理運(yùn)用于飛機(jī)飛機(jī)為什么能夠飛上天?簡(jiǎn)單來說，因?yàn)闄C(jī)翼受到向上的升力。從機(jī)翼橫截面的形狀可見，頂部凸起，底部較平,使得飛機(jī)前行時(shí)機(jī)翼上方的氣流流線密,流速大,下方的流線疏,流速小。由伯努利原理可知,機(jī)翼上方的壓強(qiáng)小,下方的壓強(qiáng)大。飛機(jī)就這樣靠空氣對(duì)飛機(jī)向上和向下的壓力差升空。但是，飛機(jī)翼型的向上的弧度僅在一定的范圍內(nèi)，弧度越大，升阻比越大。一旦超過了這個(gè)范圍，阻力就增大的很快，升阻比反而下降。這也印證了過猶不及的道理。目前八頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)香蕉球（弧線球）經(jīng)典的弧圈球是如何產(chǎn)生的？

1997年法國四國賽上，巴西與法國的比賽中，卡洛斯主罰的任意球劃出一道匪夷所思的弧線，從人墻的左側(cè)飛進(jìn)法國門將的左門柱，看呆了在場(chǎng)的所有人。那么這其中的物理原理又是什么樣的呢？足球在旋轉(zhuǎn)前進(jìn)過程中，一方面空氣迎著球向后流動(dòng)，另一方面，足球周圍的空氣又會(huì)被帶著一起旋轉(zhuǎn)，這時(shí)，球旋轉(zhuǎn)方向與球前進(jìn)方向相反的一側(cè)空氣的流速比另一側(cè)大。足球在兩側(cè)壓強(qiáng)差的作用下，被迫向空氣流速大的一側(cè)偏轉(zhuǎn)，于是造就了卡洛斯的經(jīng)典之作。目前九頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)建筑中的伯努利原理目前十頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)瑞士再保險(xiǎn)總部大廈—建筑自然通風(fēng)英國倫敦的瑞士再保險(xiǎn)總部大廈通過巧妙的設(shè)計(jì)使得建筑能夠從外界“捕獲新鮮空氣”獲得良好的辦公空間體驗(yàn)。整體的建筑造型打破了傳統(tǒng)辦公建筑的“火柴盒”式結(jié)構(gòu)，圓弧形設(shè)計(jì)避免氣流在高大的建筑前受阻產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋氣和強(qiáng)風(fēng)。內(nèi)部曲線螺旋上升的吹拔中庭引導(dǎo)氣流環(huán)形上升從頂部排出，內(nèi)庭幕墻上的可開啟窗扇利用伯努利原理從外界捕獲新鮮空氣，幫助建筑實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，降低建筑能耗。目前十一頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)城市--自然通風(fēng)在城市建設(shè)中利用伯努利原理構(gòu)建綠地廊道能夠促進(jìn)城市通風(fēng)，緩解城市熱島效應(yīng)，改善城市環(huán)境微氣候。當(dāng)綠地廊道相對(duì)于城市主導(dǎo)風(fēng)向的方向性、與城市外圍自然環(huán)境的貫通性，以及廊道與廊道之間的形態(tài)互動(dòng)性等多方面綜合考慮才能整體發(fā)揮最大效益。在這里我們僅舉幾個(gè)最簡(jiǎn)單的常見案例。綠島式廊道如紐約的中央公園就屬于這一種，但需要特別注重綠島與外部的聯(lián)通才能帶來良好的通風(fēng)效果和微氣候環(huán)境。通廊式綠地需要注重廊道的寬窄變化控制風(fēng)速，形成對(duì)廊道分支街道空間的壓差變化，最終促進(jìn)城市內(nèi)部空氣的流通改善微氣候環(huán)境。綠島式廊道通廊式通廊式（優(yōu)化）目前十二頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)超高層建筑“電梯門吸及電梯井道風(fēng)哨現(xiàn)象”剛才王總分享了伯努利原理在綠色建筑的運(yùn)用，下面我們分享一下如何規(guī)避它在超高層建筑設(shè)計(jì)中的不利影響？去年我們研發(fā)部和國貿(mào)三期的開發(fā)團(tuán)隊(duì)及物業(yè)管理團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一次交流,了解了超高層建筑的電梯門吸現(xiàn)象及電梯井道風(fēng)哨現(xiàn)象。超高層建筑中，電梯以每米10秒的速度高速行駛，擾動(dòng)氣流快速流動(dòng)，電梯井內(nèi)形成負(fù)壓，如果大堂門氣密性不佳，室外冷空氣快速進(jìn)入大堂內(nèi)部，電梯門內(nèi)外形成過大壓力差，會(huì)導(dǎo)致電梯門不能順暢開啟。同時(shí)氣流快速流動(dòng)摩擦井道，產(chǎn)生哨聲。這種現(xiàn)象叫做超高層建筑“風(fēng)哨現(xiàn)象”。物業(yè)公司后期在“電梯廳和大堂門”位置增加“風(fēng)幕及門斗”改善大堂氣密性。從而減少“過大風(fēng)壓的形成”，以減弱其負(fù)面影響。目前十三頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)冬季風(fēng)掀屋面現(xiàn)象每位北京的居民都很熟悉咱們北京的T3航站樓，由諾曼福斯特建筑事務(wù)所和北京市建筑設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合設(shè)計(jì)，2008年北京奧運(yùn)會(huì)期間投入使用。T3航站樓的屋面曾經(jīng)在過去的幾年內(nèi)三次在冬季被狂風(fēng)掀開屋頂?。。∥覀兛纯床砣绾螌?dǎo)演了這場(chǎng)災(zāi)難：當(dāng)冬季狂風(fēng)大作時(shí)，室外屋頂風(fēng)速大，室內(nèi)風(fēng)速??；室外風(fēng)速大壓力小，室內(nèi)風(fēng)速小壓力大。當(dāng)壓力差超過屋頂?shù)陌惭b固定強(qiáng)度時(shí)，屋頂就會(huì)向上掀起來。目前十四頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)建筑幕墻設(shè)計(jì)兩側(cè)平行于風(fēng)向的幕墻-風(fēng)吸現(xiàn)象在迎風(fēng)面的幕墻：風(fēng)向與幕墻垂直，幕墻產(chǎn)生正風(fēng)壓。在迎風(fēng)面兩側(cè)的幕墻，風(fēng)向與幕墻平行：室內(nèi)空氣流速小壓力大；室外空氣由于沒有障礙物，風(fēng)速大則壓力小，幕墻就被外吸，與伯努利原理相符。風(fēng)向與幕墻平行，幕墻產(chǎn)生負(fù)風(fēng)壓。所以，在幕墻及外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要結(jié)合伯努利原理，不僅要考慮風(fēng)壓荷載，也要同時(shí)考慮風(fēng)吸荷載。目前十五頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)伯努利原理對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的啟示

——齊心協(xié)力，馭風(fēng)而行！目前十六頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)伯努利原理與團(tuán)隊(duì)協(xié)作——方向一致，馭風(fēng)而行大雁是自然界非常善于團(tuán)隊(duì)協(xié)作的動(dòng)物。大雁南飛人字排開，雁陣整體形成“沿前進(jìn)方向的氣流柱”。雁陣前側(cè)方向：在側(cè)翼較大氣壓的擠壓下,空氣柱向內(nèi)壓縮。為不受前排空氣的阻礙,后排的大雁自然排成一字形雁陣。頭雁需要消耗更多阻力，所以頭雁都是體格強(qiáng)壯的，頭雁也需要經(jīng)常替換保存體力并保障雁陣沒有掉隊(duì)。雁陣后側(cè)方向：由于雁陣方向一致，頻率一致，形成整體前行氣流場(chǎng)，從而加大了尾側(cè)后部空氣對(duì)雁陣的“反推助力”。團(tuán)隊(duì)因此而整體受益。目前十七頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)伯努利原理與團(tuán)隊(duì)協(xié)作——同心協(xié)力，銳意進(jìn)取

神奇的大自然帶給我們無窮的知識(shí)和啟發(fā)。人類在感受大自然的鬼斧神工與匠心獨(dú)運(yùn)的同時(shí)，也在極力模仿和超越。在速滑比賽中高手云集，速滑選手往往以協(xié)作的陣型團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)，將“前側(cè)空氣阻力”減少到最小，一致的方向和頻率使得“后側(cè)空氣反推助力”最大化。最終的冠軍往往在隊(duì)友之間產(chǎn)生。

目前十八頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)

通過以上案例的深入解析，大家對(duì)伯努利原理的深刻理解，我們可以更好的利用它，規(guī)避它對(duì)安全、對(duì)質(zhì)量的影響，合理的利用伯努利原理從而為我們的綠色建筑服務(wù)，同時(shí)提升我們團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。

希望在2018年度，中國金茂研發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠齊心協(xié)力，馭風(fēng)而行謝謝聆聽！THANKYOUFORYOURATTENTION目前十九頁\總數(shù)二十頁\編于九點(diǎn)團(tuán)隊(duì)組織工作建議團(tuán)隊(duì)工作機(jī)制，不讓每一只大雁