汽车液压与气压传动 教学课件 作者 齐晓杰第二章：液体流体力学基础.ppt

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1、39-1第二章液压传动的流体力学基础第一节流体静力学基础第二节流体动力学基础第三节液体流动时的压力损失第四节液体流经小孔和缝隙的流量第五节液压冲击和空穴现象39-2第一节流体静力学基础1.液体的压力2.重力作用下静止液体中的压力分布3.压力的表示方法和计量单位4.静止液体内压力的传递5.液体静压力作用在固体壁面上的力39-31.液体的压力液体单位面积上所受的法向力称为静压力。这一定义在物理学中称为压强，但在液压传动中习惯称为压力,即静止液体的压力有如下特性：1）液体的压力沿着内法线方向作用于承压面。2）静止液体内任一点的压力在各个方向上都相等。39-42.重力作用下

2、静止液体中的压力分布1）静止液体内任一点处的压力都由两部分组成：一部分是液面上的压力，另一部分是该点以上液体自重所形成的压力。2）静止液体内的压力随液体深度呈直线规律变化。3）离液面深度相同处各点压力都相等。重力作用下的静止液体液体静力学基本方程式：39-53.压力的表示方法和计量单位（1）绝对压力：绝对真空基准度量（2）表压力：相对压力（3）相对压力：大气压力基准度量（4）真空度：绝对压力小于大气压时，比大气压力小的那部分数值39-64.静止液体内压力的传递如图所示，在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值传递到液体内各点。这就是静压力传递原理，或称帕斯卡原理

3、。静止液体内的压力39-75.液体静压力作用在固体壁面上的力液体和固体壁面相接触时，固体壁面将受到总液压力的作用。1）当固体壁面为一平面时，压力油作用在上面的力2）当固体壁面为曲面时，压力油作用在上面的力曲面上各点所受的静压力的方向是变化的，但大小相等。39-85.液体静压力作用在固体壁面上的力如图所示，液压缸缸筒，为求压力油对右半部缸筒内壁在x方向上的作用力，可在内避面上取一微小面积，则压力油作用在这块面积上的力dF的分量dFx为由此得压力油对缸筒内壁在x方向上的作用力为39-9第二节流体动力学基础一、基本概念1.理想液体、恒定流动和一维流动2.流线、流管和流束3

4、.通流截面、流量和平均流速二、连续性方程三、伯努利方程1.理想液体的运动微分方程2.理想液体的能量方程3.实际液体的能量方程四、动量方程39-101.理想液体、恒定流动和一维流动一、基本概念39-112.流线、流管和流束流线、流管和流束39-123.通流截面、流量和平均流速流量和平均流速流量：平均流速：39-13二、连续性方程在管中作稳定流动的理想液体，既不能增多也不能减少，即符合物质不灭定律。因此，在单位时间内通过任意截面的液体质量一定是相等的，此即液体的连续性原理。39-141）压力作用在两端截面上的力2）作用在微元体上的重力3）微元体的惯性力根据牛顿第二定律有

5、1.理想液体的运动微分方程（运动微分方程，即欧拉方程）三、伯努利方程39-15理想液体能量方程的物理意义是：理想液体作恒定流动时具有压力能、位能和动能三种能量形式，在任一截面上这三种能量形式之间可以相互转换，但三者之和为一定值，即能量守恒。2.理想液体的能量方程比压能比位能比动能微元体流动时的能量关系式：39-163.实际液体的能量方程实际液体在管道内流动时，由于液体存在粘性，会产生摩擦力而消耗能量；同时，管道局部形状和尺寸的变化，会使液流产生扰动，也消耗一部分能量。同时，引入速度分布不均匀修正系数，实际液体流动的伯努利方程为39-17四、动量方程动量方程是动量定理

6、在流体力学中的具体应用。用动量方程来计算液流作用在固体壁面上的力比较方便。动量定理指出：作用在物体上的合外力的大小等于物体在力作用方向上的动量的变化率，即39-18第三节液体流动时的压力损失实际液体具有粘性，流动时会有阻力产生。为了克服阻力，流动液体需要损耗一部分能量，通常称为压力损失。压力损失可分为两类：沿程压力损失和局部压力损失。一、两种流态和雷诺数二、沿程压力损失三、局部压力损失四、管路中的总压力损失39-19一、两种流态和雷诺数液体的流动有两种状态，即层流和紊流（又称湍流）。这两种流动状态的物理现象可以通过一个试验观察出来，这就是雷诺试验。1—出口2—入口3

7、—小水箱4—开关5—细导管6—水箱7—水平玻璃管8—阀门雷诺数：39-20雷诺数的物理意义雷诺数是液流的惯性力对粘性力的无量纲比值。当雷诺数较大时，液体的惯性力起主导作用，液体处于紊流状态；当雷诺数较小时，粘性力起主导作用，液体处于层流状态。非圆截面管道的雷诺数为水力直径为39-21二、沿程压力损失液体在等径直管中流动时因粘性摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力损失。液体的流动状态不同，所产生的沿程压力损失也有所不同。1.层流时的沿程压力损失计算公式：2.湍流时的沿程压力损失计算相同。39-22三、局部压力损失液体流经管道的弯头、管接头、突变截面以及阀口、滤网等局