最後更新：2026-06-15

動壓

流動的流體攜帶動能。動壓是這種動能的單位體積數值，其單位與壓力相同——帕斯卡。理解動壓在空氣動力學、風工程以及任何流體被帶至停止並作用於表面的情況中至關重要。

動壓的含義

白努利方程式對不可壓縮、無黏性流動的沿流線表述為，每單位體積的總力學能為常數：

$P_{\text{static}} + \tfrac{1}{2}\rho v^2 + \rho g h = \text{常數}$

中間項 $q = \tfrac{1}{2}\rho v^2$ 即為動壓。它代表運動流體在被減速至靜止時——例如在機翼的前緣滯止點或皮托管端部——所施加的壓力。靜壓與動壓之和為滯止（全壓）壓力 $P_0 = P + q$。

公式總覽

量	符號	說明
動壓	$q$	輸出值，單位 Pa
流體密度	$\rho$	單位 kg/m³；海平面 15 °C 空氣約 1.225 kg/m³
流速	$v$	流體相對於物體的速度，單位 m/s
公式	$q = \tfrac{1}{2}\rho v^2$	結果單位為帕斯卡

由於速度以平方出現，速度加倍則動壓增加四倍。這解釋了為何空氣動力學力隨空速急劇增大。

計算範例

一輛轎車以 30 m/s（108 km/h）行駛，空氣密度為海平面 1.225 kg/m³，動壓為：

$q = \tfrac{1}{2} \times 1.225 \times 30^2 = 0.5 \times 1.225 \times 900 = 551.25\ \text{Pa}$

若速度加倍至 60 m/s（216 km/h）：

$q = \tfrac{1}{2} \times 1.225 \times 60^2 = 0.5 \times 1.225 \times 3600 = 2{,}205\ \text{Pa}$

速度加倍，動壓恰好增為四倍，與速度平方項完全吻合。

實際應用

空氣動力學。 升力和阻力均與動壓成正比：$L = q \cdot C_L \cdot A$，$D = q \cdot C_D \cdot A$，其中 $C_L$ 和 $C_D$ 為無量綱係數，$A$ 為參考面積。這正是風洞結果以力係數表示的原因——係數與速度無關，一旦 $q$ 已知，實際力隨即可求。

空速測量。 皮托靜壓系統測量滯止壓力（皮托管開口處）與靜壓（側靜壓孔處）之差，此差即為動壓，由此推算空速。指示空速與 $\sqrt{q}$ 直接成正比。

結構風載荷。 建築規範以動壓計算風載荷。對於設計風速 $v_{\text{ref}}$，作用於表面的設計風壓為 $q_{\text{ref}} = \tfrac{1}{2}\rho_{\text{air}} v_{\text{ref}}^2$，再乘以暴露係數和形狀係數。

局限性

公式 $q = \tfrac{1}{2}\rho v^2$ 假設不可壓縮流動。在速度超過約馬赫 0.3（空氣中約 100 m/s）時，可壓縮性效應變得顯著，必須改用等熵關係計算滯止壓力。

常見問題（FAQ）

什麼是動壓？

動壓（符號 q）是運動流體每單位體積的動能，等於 ½·ρ·v²，其中 ρ 為流體密度，v 為流速。雖然其單位為壓力（帕斯卡），但它並非流體對靜止表面施加的壓力——而是流體在被帶至靜止時額外產生的壓力。在白努利方程式中，動壓作為動能與位能之間轉換的項目出現。

動壓與靜壓有何不同？

靜壓是流體垂直作用於接觸面上的壓力，與流速無關。動壓是與流體運動相關的額外壓力：q = ½·ρ·v²。全壓（又稱滯止壓力）為靜壓與動壓之和。皮托管測量全壓，靜壓孔測量靜壓，飛機的空速表顯示兩者之差，即等於動壓。

動壓的公式是什麼？

動壓為 q = ½·ρ·v²，其中 ρ 為流體密度（kg/m³），v 為流速（m/s），q 的單位為帕斯卡。由於速度以平方出現，速度加倍則動壓增加四倍。這種二次方關係解釋了為何空氣動力學力隨速度急劇增加。

動壓在實際中有哪些應用？

動壓廣泛應用於流體力學與空氣動力學。在航空領域，動壓用於確定指示空速，並計算升力（L = q·C_L·A）和阻力（D = q·C_D·A）。在結構工程中，動壓用於確定建築物的風載荷。在液壓和暖通空調領域，動壓控制管道和噴嘴的壓降。賽車隊用動壓估算下壓力，氣象學家用其將風速換算為結構載荷。