베르누이 방정식 계산기

유체 속도, 높이, 밀도와 입구 압력으로 하류 압력을 구합니다.

유체 압력 계산기
펌프 일이나 마찰 손실이 없는 두 지점 사이의 정상 비압축성 유동을 모델링합니다.

베르누이 방정식이란?

베르누이 방정식은 움직이는 유체의 유선을 따라 기계적 에너지가 보존됨을 나타냅니다. 정압, 단위 체적당 운동 에너지, 단위 체적당 중력 위치 에너지의 균형을 설명합니다. 같은 높이에서 유체 속도가 증가하면 일반적으로 정압이 감소합니다. 아래로 흐르면 줄어든 위치 에너지가 압력이나 속도로 전환될 수 있습니다. 이 계산기는 식을 정리하여 두 번째 지점의 정압을 구합니다. 첫 번째 지점의 압력은 파스칼, 두 유속은 미터 매초, 두 높이는 미터, 밀도는 킬로그램 매세제곱미터로 입력하세요. 계산에는 9.81미터 매초제곱의 표준 중력 가속도를 사용합니다. 두 번째 지점의 압력은 입구 압력에 밀도의 절반과 유속 제곱 차의 곱, 그리고 밀도·중력 가속도·높이 감소량의 곱을 더한 값입니다. 압력 수두는 각 압력을 밀도와 중력 가속도로 나눈 값으로, 압력의 기여분을 속도 수두 및 위치 수두와 같은 미터 단위의 유체 기둥으로 비교하게 해줍니다. 단순 베르누이 모델은 같은 유선을 따르는 정상, 비압축성, 비점성 유동을 가정합니다. 또한 선택한 두 지점 사이에서 펌프가 에너지를 더하지 않고, 터빈이 에너지를 빼앗지 않으며, 유의미한 마찰 손실이나 관 부속 손실이 없다고 가정합니다. 이는 시연, 대략적인 추정, 짧고 매끄러운 유로, 이상적인 노즐이나 탱크 문제에 적합한 경우가 많습니다. 실제 배관에는 보통 펌프 수두, 터빈 수두, 주손실 및 부차손실을 포함한 확장 에너지 방정식이 필요합니다. 두 지점 모두 절대압 또는 모두 게이지압을 사용하고 서로 섞지 마세요. 밀도는 유체 종류와 온도에 맞아야 합니다. 상온 부근의 물은 보통 1,000킬로그램 매세제곱미터로 근사하지만, 기체는 밀도 변화가 커서 비압축성 처리가 부정확할 수 있습니다. 계산된 게이지압이 음수이면 흡입 조건을 나타낼 수 있으나, 캐비테이션, 증기압 및 가정의 타당성도 확인해야 합니다. 결과는 유체역학 학습과 예비 공학 분석에 유용하지만 안전에 중요한 배관, 노즐 및 유압 설계는 완전한 손실 데이터와 관련 설계 기준으로 검토해야 합니다.

베르누이 방정식 예제

유속과 높이가 압력에 미치는 영향을 보여 주는 이상 유동 예제입니다.

유동 조건지점 2의 압력해석
P1 101325 Pa, v1 2 m/s, z1 10 m, v2 5 m/s, z2 5 m, 물139,875 Pa높이 감소에 따른 압력 증가가 유속 증가에 따른 압력 감소보다 큼
P1 200000 Pa, v1 4 m/s, z1 2 m, v2 2 m/s, z2 2 m, 물206,000 Pa유속 감소로 정압 상승
P1 150000 Pa, v1 3 m/s, z1 0 m, v2 3 m/s, z2 4 m, 물110,760 Pa높이 증가로 정압 감소

베르누이 계산기 사용 방법

  1. 알려진 상류 지점의 압력, 유속과 높이를 입력하세요.
  2. 하류 지점의 유속과 높이를 입력하세요.
  3. SI 입력값과 일치하는 단위로 유체 밀도를 입력하세요.
  4. 계산 후 하류 압력과 압력 수두를 확인하세요.
  5. 이상적인 가정이 성립하지 않으면 펌프, 터빈 및 손실 항을 별도로 추가하세요.

베르누이 방정식 자주 묻는 질문

베르누이 방정식은 무엇을 계산하나요?

기계적 에너지 보존을 통해 압력, 유속과 높이의 관계를 나타냅니다. 이 계산기는 두 번째 지점의 미지 압력을 구합니다.

게이지압을 사용해도 되나요?

네. 두 압력이 같은 대기압을 기준으로 하면 사용할 수 있습니다. 절대압 입력을 게이지압 결과와 혼용하지 마세요.

배관 마찰도 포함되나요?

아니요. 에너지 손실이 없는 이상 유동을 나타냅니다. 실제 배관 계산은 에너지 방정식에 다르시-바이스바흐 손실과 관 부속 손실을 추가해야 합니다.

기체에도 베르누이 방정식을 사용할 수 있나요?

밀도 변화를 무시할 수 있는 저속 기체 유동에는 근사적으로 사용할 수 있습니다. 압력과 밀도가 크게 변하면 압축성 유동 방정식이 더 적합합니다.

하류 압력이 증가할 수 있는 이유는 무엇인가요?

유속이 감소하거나 유체가 더 낮은 위치로 이동하면 압력이 상승할 수 있습니다. 이는 운동 에너지나 중력 위치 에너지가 정압으로 전환되기 때문입니다.