液压流体力学基础.ppt

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1、2021/7/25第三章液压流体力学基础第一节液体静力学第二节液体动力学第三节管道中液流特性第四节孔口和缝隙液流第五节气穴现象和液压冲击2021/7/25第一节流体静力学静止液体：液体内部质点间没有相对运动；盛装液体的容器本身处在运动之中，则液体处于相对静止状态。一、液体中的作用力1、质量力;单位质量液体所受的质量力称为单位质量力（g）。2、表面力;单位面积上作用的表面力称为应力；取某一液面：（1）法向应力（法向压力）（2）切向应力（切向内摩擦力）对于静止液体：法向压力（静压力）2021/7/25第一节流体静力学二、静压力基本方程1、方程推导研究对象：微元液柱

2、受力分析：静压力基本方程：p0：液面上的压力:该点以上液体重力形成压力故：静止液体内压力由两部分组成；随深度增加压力增大；同一深度的压力相等；2021/7/25第一节流体静力学2、物理意义建立坐标系：（1）P/pg:单位重力液体的压力能，压力头；Z：单位重力液体的位能，静力头。（2）静止液体，压力能和位能总和不变，P/pg和Z可转化。2021/7/25第一节流体静力学三、压力表示方法及单位1、绝对压力：以绝对零压力作为基准所表示的压力；相对压力：以大气压力为基准所表示的压力。2、真空度真空度=大气压力-绝对压力例如：泵的入口压力为0.06MPa，大气压力为0.

3、1MPa，求泵入口真空度？2021/7/25第一节流体静力学四、静压力传递原理（帕斯卡原理）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中各点。如图：F/A1=W/A2，即：（1）忽略静力头，静止液体内部各点的压力相同。（2）液压系统中压力由外负载决定(压力匹配外负载)。A1A22021/7/25第一节流体静力学例如：若P2接回油箱，即P2=0,则:P1=F1/AF1为外负载P1为系统压力Dd2021/7/25第一节流体静力学五、液体作用于容器壁上的力液体和固体壁面接触时，固体壁面将受到液体静压力的作用。（1）当固体壁面为平面时，液体压力在该平面的总

4、作用力F=pA，方向垂直于该平面。（2）当固体壁面为曲面时，液体压力在曲面某方向上的总作用力F=pAx，Ax为曲面在该方向的投影面积。以缸筒为例说明。2021/7/25第一节流体静力学举例：1、F1≠F2时，活塞仍保持平衡，为什么？2、Pa、Pb是否相等（不计液重）。2021/7/25第二节流体动力学一、几个基本概念1、理想液体：假设的既无粘性又不可压缩的流体称为理想流体；2、恒定流动：液体流动时，液体中任一点处的压力、速度和密度都不随时间而变化的流动，亦称为定常流动；非恒定流动：三者之一随时间变化；3、一维流动：液体做线形流动；二维（三维）流动：液体做平面（

5、空间）流动；2021/7/25第二节流体动力学4、流线：流场中的一条条曲线；其性质：（1）流线上每一质点的速度向量与曲线相切；（2）恒定流动时，流线形状不随时间变化；（3）流线不能相交，也不能转折；（4）流线是连续光滑的曲线。流管：在流场中画一条不属于流线的任一封闭曲线，沿该封闭曲线上每一点作流线，这些流线组成的封闭曲面为流管；流束：流管内的流线群；通流截面：流束中与所有流线正交的截面；2021/7/25第二节流体动力学5、流量、平均流速流量：单位时间内通过某通流截面液体体积，即：q=v/t实际通流截面A上各点的速度不相等，则若知道流速u在通流截面A上的分布规

6、律，所以平均流速：2021/7/25第二节流体动力学二、连续方程流量连续性方程是流体运动学方程，其实质是质量守恒定律在流体力学中的表示形式。在液压传动中，只研究液体作一维恒定流动时的流量连续性方程。2021/7/25第二节流体动力学1、方程推导如图，在恒定流场中任取一流管，其两端通流截面面积分别为A1和A2，在流管中任取一微小流束，并设微小流束两端的截面积分别为dA1和dA2，液体流经这两个微小截面的流速和密度分别为u1、ρ1和u2、ρ2。2021/7/25第二节流体动力学可知：(ρ1u1)dA1=(ρ2u2)dA2忽略液体可压缩性：ρ1=ρ2；则u1dA1=

7、u2dA2=若：A1截面上的平均流量为V1A2截面上的平均流量为V2，则V1A1=V2A2即:q=VA=常数结论：恒定流动中，通过流管各截面不可压缩液体流量相等。2021/7/25第二节流体动力学2、应用实例q1=q2+q3(1)当v1不可调节时，那么调节q3也能使v2产生相应的变化；(2)v1或q3都能做到在一定范围内进行无级调节，因此v2也能实现无级调节，这是液压传动能被普遍应用的原因之一。三、能量方程（伯努力方程）流动液体的能量守恒定理1、理想液体的能量方程理想液体作恒定流动时，具有压力能、位能、动能三种能量形式，在任一截面上三者之和为定值，可相互转化，

8、取通流截面A1和A2，即：p1/ρg+