第一章—液压传动概述及流体力学基础4_844002908.ppt

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1、第六节液体动力学基础一、基本概念液体动力学(fluiddynamics)研究液体在外力作用下的运动规律。由于液体流动时有内摩擦力，即具有粘性(viscosity)，所以研究液体流动时必须考虑粘性的影响。由于粘性阻力的规律比较复杂，为了研究问题简单化，先不考虑粘性，同时也不考虑压缩性，把液体看作理想液体进行基本方程的推导，最后再考虑粘性的影响，即把液体看作实际液体，最后通过实验验证方法对基本方程进行修正。理想液体和实际液体第一章液压传动概述及流体力学基础既无粘性，又不考虑可压缩性的液体叫理想液体。既有粘性，又考虑可压缩性的液体叫真实液体。稳定流动和非稳定流动液体流动

2、时，若液体中任何一点的压力、流速以及密度都不随时间而变化(dp/dt＝0，dv/dt＝0，dρ/dt＝0），这种流动称为稳定流动或恒定流动(constantflow)。反之，称为非稳定流动(nonsteadyflow)。通流截面与所有流线正交的那个面叫通流截面(flowsection)，也就是垂直于液体流动方向的截面。第一章液压传动概述及流体力学基础流量：单位时间内流过某通流截面的液体体积(flowrate,volumeofflow)。设液流中某一微小流束通流截面积dA上的流速为v，通过dA的微小流量dQ＝vdA，积分后可得整个通流截面A上的流量Q。平均流速：由于

3、液体具有粘性，所以在通流截面上的流速不均匀。在液压传动中，常用一个假想的平均流速u代替实际流速v，使得按平均流速流经通流截面的流量与实际流量相等。即流量和平均流速第一章液压传动概述及流体力学基础今后提到流速，一般均指平均流速。二、液体流动的连续性方程液体在流动中遵循质量守恒定律(lawofconservationofmass)。设在流动的液体中取一控制体积V，其内部液体的质量为m，单位时间内流入的质量流量为Qm1，流出的质量流量为Qm2，据质量守恒定律，Qm1－Qm2应等于该时间内体积V中液体质量的变化率dm/dt。第一章液压传动概述及流体力学基础上式就是液流连

4、续性方程的一般表达式。按照下图将液流的控制体积取在截面1－1到2－2之间，此体积不随时间变化，即dV/dt＝0。一般表达式又可写成对于恒定流动来说，dρ/dt＝0，故有ρAv为质量流量，指单位时间内流过通流截面A的液体质量。第一章液压传动概述及流体力学基础对于恒定流动的不可压缩液体来说，还存在密度ρ=const的关系（不随位置变化而变化），因此有Q＝Av＝const此式称为液流的流量连续方程式。它说明恒定流动中流过各截面的不可压缩液体的流量是不变的；流量一定时液流的流速与通流截面的面积成反比。三、液体流动的伯努利方程伯努利(Bernoulli)方程是揭示液体流动时

5、能量守恒规律的基本方程。第一章液压传动概述及流体力学基础1.理想液体恒定流动的伯努利方程上式为理想液流的能量方程式，又叫伯努利方程式(Bernoulli’sequation)。能量守恒解释：将理想液体伯努利方程两端乘以mg，得等式两端表示两个截面处的总能量，可见，伯努利方程就是液体力学中的能量守恒定律(lawofconservationofenergy)。第一章液压传动概述及流体力学基础伯努利方程中各项的物理意义：：单位重量液体所具有的压力能，称为比压能（压力水头，pressurehead）。z：单位重量液体所具有的位能，称为比位能（位置水头，positionh

6、ead）。：单位重量液体所具有的动能，称为比动能（速度水头，velocityheadorvelocity-head）：单位重量液体所具有的总能量，称为总比能（总水头，totalhead）。对于稳定流动的理想液体，在任意截面上，总比能保持不变，但比压能、比位能、比第一章液压传动概述及流体力学基础动能之间可以互相转化。2.实际液体的伯努利方程实际液体具有粘性，在流动过程中要损失能量，因此要对理想液体的伯努利方程进行修正。修正后的伯努利方程为α—动能修正系数；hw—平均能量损失伯努利方程的适用条件：（1）恒定流动，不可压缩液体；（2）质量力仅有重力；第一章液压传动概述及

7、流体力学基础（3）所取截面为缓变流截面（通流截面是平面）；（4）流量沿流程保持不变。管道水平放置时，z1＝z2，伯努利方程简化为当液体静止时，能量损失hW＝0，所以伯努利方程为当管道水平放置且为等径直管时，v1＝v2第一章液压传动概述及流体力学基础此式即是液体静压力基本方程，可见静压力基本方程是伯努利方程的特例。伯努利方程在液压传动中的典型应用：计算泵吸油腔的真空度及泵出油口的压力。应用伯努利方程解决实际问题的方法：（1）选取两个截面，一个含所求参数，另一个含已知参数；（2）选取适当的基准水平面；第一章液压传动概述及流体力学基础（3）按照液体流动方向列出伯