有趣的伯努利原理ppt课件.pptx

有趣的伯努利原理 p1 1 2 v12 gh1 p2 1 2 v22 gh2 1 前言 2 3 伯努利原理 伯努利原理 是瑞士丹尼尔 伯努利在1726年提出 是理想流体定常流动的动力学方程 解释为不可被压缩的流体在忽略粘性损失的流动中 流线上任意两点的压力势能 动能与位置势能之和保持不变 其实质是流体的机械能守恒 即 动能 压力势能 位置势能 常数日常生活中 我们只要记住伯努利原理其最为喜闻乐见的推论即可 流体等高度流动时 流速大 压力就小 流速小 则压力大 我们的生活处处可以看见伯努利原理在微笑 那么 在我们初步了解伯努利原理后 再共同回顾一下生活中的一些有趣的现象 4 生活中的伯努利原理 5 列车安全 为什么在列车站台上均划有黄色安全线 因为列车高速驶来时 靠近列车的空气被带动而快速流动起来 压强也因此减小 站台上的旅客若离列车过近 旅客身体前后会出现明显的压强差 身体后面较大的压力会把旅客推向列车而造成伤害 有人测定过 在列车以每小时50公里的速度前进时 竟有8公斤左右的力从身后把人推向列车 对HSE的启示 看懂 伯努利 原理后 尽量远离高速运动的物体 避免自己和同事处于危险的境地 6 船吸现象 1912年秋天 奥林匹克 号正在大海上航行 在距离这艘船100米处 有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰 豪克 号正在向前疾驶 两艘船彼此靠得较拢平行着驶向前方 忽然 正在疾驶中的 豪克 号好像被大船吸引似地向 奥林匹克 号闯去 最后 豪克 号的船头撞在 奥林匹克 号的船舷上 撞出个大洞 酿成一件重大海难事故 用这个原理来审视这次事故 就不难找出事故的原因 当两艘船平行着向前航行时 在两艘船中间的水比外侧的水流得快 中间水对两船内侧的压强 也就比外侧对两船外侧的压强要小 于是 在外侧水的压力作用下 两船渐渐靠近 最后相撞 现在航海上把这种现象称为 船吸现象 7 伯努利原理运用于飞机 飞机为什么能够飞上天 简单来说 因为机翼受到向上的升力 从机翼横截面的形状可见 顶部凸起 底部较平 使得飞机前行时机翼上方的气流流线密 流速大 下方的流线疏 流速小 由伯努利原理可知 机翼上方的压强小 下方的压强大 飞机就这样靠空气对飞机向上和向下的压力差升空 但是 飞机翼型的向上的弧度仅在一定的范围内 弧度越大 升阻比越大 一旦超过了这个范围 阻力就增大的很快 升阻比反而下降 这也印证了过犹不及的道理 8 香蕉球 弧线球 经典的弧圈球是如何产生的 1997年法国四国赛上 巴西与法国的比赛中 卡洛斯主罚的任意球划出一道匪夷所思的弧线 从人墙的左侧飞进法国门将的左门柱 看呆了在场的所有人 那么这其中的物理原理又是什么样的呢 足球在旋转前进过程中 一方面空气迎着球向后流动 另一方面 足球周围的空气又会被带着一起旋转 这时 球旋转方向与球前进方向相反的一侧空气的流速比另一侧大 足球在两侧压强差的作用下 被迫向空气流速大的一侧偏转 于是造就了卡洛斯的经典之作 9 建筑中的伯努利原理 10 瑞士再保险总部大厦 建筑自然通风 英国伦敦的瑞士再保险总部大厦通过巧妙的设计使得建筑能够从外界 捕获新鲜空气 获得良好的办公空间体验 整体的建筑造型打破了传统办公建筑的 火柴盒 式结构 圆弧形设计避免气流在高大的建筑前受阻产生强烈的旋气和强风 内部曲线螺旋上升的吹拔中庭引导气流环形上升从顶部排出 内庭幕墙上的可开启窗扇利用伯努利原理从外界捕获新鲜空气 帮助建筑实现自然通风 降低建筑能耗 11 城市 自然通风 在城市建设中利用伯努利原理构建绿地廊道能够促进城市通风 缓解城市热岛效应 改善城市环境微气候 当绿地廊道相对于城市主导风向的方向性 与城市外围自然环境的贯通性 以及廊道与廊道之间的形态互动性等多方面综合考虑才能整体发挥最大效益 在这里我们仅举几个最简单的常见案例 绿岛式廊道如纽约的中央公园就属于这一种 但需要特别注重绿岛与外部的联通才能带来良好的通风效果和微气候环境 通廊式绿地需要注重廊道的宽窄变化控制风速 形成对廊道分支街道空间的压差变化 最终促进城市内部空气的流通改善微气候环境 绿岛式廊道 通廊式 通廊式 优化 12 超高层建筑 电梯门吸及电梯井道风哨现象 刚才王总分享了伯努利原理在绿色建筑的运用 下面我们分享一下如何规避它在超高层建筑设计中的不利影响 去年我们研发部和国贸三期的开发团队及物业管理团队进行了一次交流 了解了超高层建筑的电梯门吸现象及电梯井道风哨现象 超高层建筑中 电梯以每米10秒的速度高速行驶 扰动气流快速流动 电梯井内形成负压 如果大堂门气密性不佳 室外冷空气快速进入大堂内部 电梯门内外形成过大压力差 会导致电梯门不能顺畅开启 同时气流快速流动摩擦井道 产生哨声 这种现象叫做超高层建筑 风哨现象 物业公司后期在 电梯厅和大堂门 位置增加 风幕及门斗 改善大堂气密性 从而减少 过大风压的形成 以减弱其负面影响 13 冬季风掀屋面现象 每位北京的居民都很熟悉咱们北京的T3航站楼 由诺曼福斯特建筑事务所和北京市建筑设计研究院联合设计 2008年北京奥运会期间投入使用 T3航站楼的屋面曾经在过去的几年内三次在冬季被狂风掀开屋顶 我们看看伯伯努利原理如何导演了这场灾难 当冬季狂风大作时 室外屋顶风速大 室内风速小 室外风速大压力小 室内风速小压力大 当压力差超过屋顶的安装固定强度时 屋顶就会向上掀起来 14 建筑幕墙设计两侧平行于风向的幕墙 风吸现象 在迎风面的幕墙 风向与幕墙垂直 幕墙产生正风压 在迎风面两侧的幕墙 风向与幕墙平行 室内空气流速小压力大 室外空气由于没有障碍物 风速大则压力小 幕墙就被外吸 与伯努利原理相符 风向与幕墙平行 幕墙产生负风压 所以 在幕墙及外围护结构设计中 要结合伯努利原理 不仅要考虑风压荷载 也要同时考虑风吸荷载 15 伯努利原理对团队协作的启示 齐心协力 驭风而行 16 伯努利原理与团队协作 方向一致 驭风而行 大雁是自然界非常善于团队协作的动物 大雁南飞人字排开 雁阵整体形成 沿前进方向的气流柱 雁阵前侧方向 在侧翼较大气压的挤压下 空气柱向内压缩 为不受前排空气的阻碍 后排的大雁自然排成一字形雁阵 头雁需要消耗更多阻力 所以头雁都是体格强壮的 头雁也需要经常替换保存体力并保障雁阵没有掉队 雁阵后侧方向 由于雁阵方向一致 频率一致 形成整体前行气流场 从而加大了尾侧后部空气对雁阵的 反推助力 团队因此而整体受益 17 伯努利原理与团队协作 同心协力 锐意进取 神奇的大自然带给我们无穷的知识和启发 人类在感受大自然的鬼斧神工与匠心独运的同时 也在极力模仿和超越 在速滑比赛中高手云集 速滑选手往往以协作的阵型团队作战 将 前侧空气阻力 减少到最小 一致的方向和频率使得 后侧空气反推助力 最大化 最终的冠军往往在队友之间产生 18 通过以上案例的深入解析 大家对伯努利原理的深刻理解 我们可以更好的利用它 规避它对安全 对质量的影响 合理的利用伯努利原理从而为我们的绿色建筑服务 同时提升我们团队协作意识 希望在2018年度 中国金茂研发团队能够齐心协力 驭风而行 谢谢聆听 THANKYOUFORYOURATTENTION 19 团队组织工作建议 团队工