液体流体力学.ppt

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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1第一节流体静力学基础流体静力学主要讨论的是液体在静止时的平衡规律以及这些规律在工程上的应用。这里所说的静止，是指液体内部质点之间没有相对运动，至于盛装液体的容器，不论它是静止的或是运动的，都没有关系。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21.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

2、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。32.重力作用下静止液体中的压力分布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。43.压力的表示方法和计量单位（1）绝对压力（2）表压力（3）相对压力（4）真空度54.静止液体内压力的传递在密闭容器内，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。65.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。7第二节流体动

3、力学基础本节主要讨论液体的流动状态、运动规律及能量转换等问题，具体地说主要有连续性方程、伯努利方程和动量方程三个基本方程。这些都是流体动力学的基础及液压传动中分析问题和设计计算的理论依据。一、基本概念二、连续性方程三、伯努利方程四、动量方程81.理想液体、恒定流动和一维流动92.流线、流管和流束103.通流截面、流量和平均流速v11二、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。12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

4、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。1.理想液体的能量方程比压能比位能比动能132.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14四、动量方程动量方程是动量定理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15第三节液体流动时的压力损失实际液体具有粘性，流动

5、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16一、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—小水箱4—开关5—细导管6—水箱7—水平玻璃管8—阀门17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

6、。非圆截面管道的雷诺数为水力直径为18二、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。层流和紊流的沿程阻力损失计算公式：层流和紊流的沿程阻力系数的计算不相同。19三、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、滤网等局部装置时，液流会产生旋涡，并产生强烈的紊动现象。由此而造成的压力损失称为局部压力损失，即局部阻力系数可查有关手册。20四、管路中的总压力损失整个管路系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和，即具体系统中，应根据实际情况对上式进行调整。21第四

7、节液体流经小孔和缝隙的流量在液压系统中，常常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，从而达到调速和调压的目的。液压元件的泄漏也属于缝隙流动。因此，研究小孔或缝隙的流量计算，了解其影响因素，对正确分析液压元件和系统的工作性能、合理设计液压系统是很有必要的。一、液体流过小孔的流量二、液体流过缝隙的流量221.薄壁孔的流量计算当小孔的长径比l/d<0.5时，称为薄壁孔。其流量为232.流经短孔和细长孔的流量计算当l/d>4时，称为细长孔；当0.5