《流体力学基础》PPT课件(I)

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1、重庆大学机械工程学院主讲：刘振军博士教授流体传动与控制2011年9月主要内容流体的物理性质流体静力学流体动力学液压系统的压力损失孔口及缝隙的流量压力特性液压冲击与气穴第2章流体力学基础2流体传动以液体或气体作为工作介质来传递能量和运动。因此，了解流体的主要物理性质，掌握流体平衡和运动的规律等主要力学特性，对于正确理解流体传动原理、气液压元件的工作原理，以及合理设计、调整、使用和维护液压系统都是十分重要的。第2章流体力学基础32.1流体的物理性质42.1流体的物理性质１液体的密度和重度密度ρ——液体的密度(kg/m3)

2、；ΔV——液体中所任取的微小体积(m3)Δm——体积ΔV中的液体质量(kg)密度的物理含义是质量在空间某点处的密集程度。密度是空间点坐标和时间的函数，即ρ=ρ(x，y，z，t)。52.1流体的物理性质对于均质液体，其重度γ是指其单位体积内所含液体的重量。重度或油液密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通常忽略，一般取ρ=900kg/m3。液压油液的密度62.1流体的物理性质体积为V的液体，当压力增大△p时，体积减小△V，则液体在单位压力变化下体积的相对变化量，定义为体积压缩系数ββ——液体的体积压缩系数；一般取

3、β=（5~7）x10-10m2/NV——液体的体积；ΔV——体积变化量；Δp——压力增量。2可压缩性流体受压力作用而发生体积缩小性质。7体积弹性模量Kβ的倒数称为液体的体积弹性模量纯净液压油的体积弹性模量2.1流体的物理性质K=（1.4～2.0）)×109Pa液压油的弹性模量为钢的1/140～1/100。83流体的粘性流体在外力作用下流动时,由于流体分子间的内聚力作用,导致流体分子间因相对运动而产生的内摩擦力,这种特性称为粘性。流体内摩擦定律内摩擦力（试验结果表明）流层接触面积流层间相对速度流层间距离2.1流体的物理

4、性质9动力粘度牛顿内摩擦定律表示流体粘性的系数，称为动力粘度粘度动力粘度μ——流体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上内摩擦力。运动粘度——μ太大，常用动力粘度与液体密度之比值。相对粘度——μ、不易直接测量，只用于理论计算，常用相对粘度。2.1流体的物理性质102.1流体的物理性质液体在单位速度梯度下流动时，流动液层间单位面积上的内摩擦力。动力粘度与该液体密度的比值动力粘度的物理意义运动粘度又叫条件粘度，它是采用特定的粘度计在规定的条件下测量出来的的粘度。由于测量条件不同，各国所用的相对粘度也不同。中国

5、、德国和俄罗斯等一些国家采用恩氏粘度，美国用赛氏粘度，英国用雷氏粘度。相对粘度112.1流体的物理性质粘度的测量测量流体粘度的方法较多。工业上常用工业粘度计来测量油和其它液体的粘度。一种间接测量方法，即用一定量的液体通过贮液罐底部细管流出的时间作为测量值，再根据哈根—伯肃叶公式修正的半经验公式计算出液体的运动粘性系数。工业粘度计的种类较多，其结构大同小异。目前我国和苏联、德国等欧洲国家多采用恩格勒粘度计，恩格勒粘度计的结构如图所示。贮液罐水箱电加热器长颈瓶恩格勒粘度计122.1流体的物理性质用木塞堵住锥形短管将220

6、cm2的被测液体注入贮液罐将水箱中的水加热(一般，水等液体要求保持在20℃，润滑油50℃，燃料油80℃)迅速拔起塞杆，使被测液体从锥形短管流入长颈瓶再用同样的步骤记下200cm2蒸馏水在同样温度下流经锥形短管所需的时间t0(约51秒)流出至200cm2为止，记下所需的时间t132.1流体的物理性质求得了恩格勒粘度E后，可由下面的半经验公式求出被测液体的运动粘度：被测液体在规定温度下的恩格勒粘度为：14液压油牌号，常用某一温度下的运动粘度平均值来表示，如N32号液压油，指40℃时运动粘度的平均值为32mm2/s（cSt

7、）。旧牌号20号液压油是指这种液压油在50℃时的运动粘度平均值为20mm2/s（cSt）。常用液压油的牌号和粘度2.1流体的物理性质15调合油的粘度选择合适粘度的液压油，对液压系统的工作性能起着重要的作用。当能得到的液压油的粘度不合要求时，可把两种不同粘度的液压油按适当的比例混合起来使用，－调合油。调合油的粘度经验公式：2.1流体的物理性质16ºE1、ºE2——混合前两种油液的粘度，取ºE1＞ºE2；ºE——混合后的调合油粘度；a、b——参与调合的两种油液所占的百分数（a+b=100）c——实验系数。系数c的数值a1

8、02030405060708090b908070605040302010c6.713.117.922.125.527.928.22517式中2.1流体的物理性质174粘度特性：温度是影响粘度的主要因素。当温度升高时，液体的粘度减小，气体的粘度增加。影响液体粘度的主要因素是温度和压力粘度一般随压力变化不大，一般可忽略不计。液体：分子内聚力是产生粘