2、液体流体力学基础.ppt

教学要求 液压传动是以液体作为工作介质进行能量的传递。 1、了解液体的物理性质，静压特性、方程、传递规律，掌握液体在静止和运动过程中的基本力学规律，掌握静力学基本方程、压力表达式和结论?； 2、了解流动液体特性、传递规律，掌握动力学三大方程、流量和结论； 3、了解流量公式、特点、两种现象产生原因，掌握薄壁孔流量公式及通用方程、两种现象的危害及消除。 重点、难点 液压油的粘性和粘度 粘温特性 静压特性 压力形成 静力学基本方程 流量与流速的关系，三大方程的形式及物理意义 本章目录 第一节 液体的物理性质 流体的密度和重度 液体的密度： 液体的可压缩性 液体的弹性模量K 液体的粘性和粘度 液体的粘性 液体的粘度 度量液体粘性大小的物理量。 对同一种介质，其运动粘度新旧牌号对比如下表所示： 相对粘度 雷式粘度 〞R — 英国、欧洲 赛式粘度 SSU — 美国 恩式粘度 oE — 俄国、德国、中国 液压油的要求 粘温特性好 有良好的润滑性 成分要纯净 有良好的化学稳定性 抗泡沫性和抗乳化性好 材料相容性好 无毒，价格便宜 压力的分布 压力的表示 1）按测量方式表示 单位面积受力值（帕Pa、兆帕MPa、工程大气压at） 水柱高度（m) 水银柱高度（mm) 2）按测量基准不同表示 p p0 ：p表压 = p相对 = p绝对 - p0 p p0 ：p真空度 = - p相对 = p0 - p绝对 压力的传递 静止液体 —— 密闭容器内压力等值传递 流动液体 —— 压力传递时考虑压力损失 例： 已知：ρ= 900kg/m2 F =1000 N， A =1X10-3 m2 求：在h =0.5 m 处p =? 解： 表面压力： p0 = F/A=1000/1x10-3 = 106 N/m2 h 处的压力： p = p0 +ρgh =1.00441x106 Pa 帕斯卡原理 帕斯卡原理应用 已知：D =100mm,d =20mm,m =5000kg 求：F =？ 解：G = mg = 49000N 由 p1=p2 则 F/(πd2/4)=G/(πD2/4) F =(d2/D2)G =(202/1002)49000 = 1960N 压力的计算 实验 2、流线、流束、流管、通流截面： 流线：液流中各质点的速度方向相切的曲线。 流束：许多流线组成的一束曲线。 流管：通过一条封闭曲线的密集流线束。 通流截面：垂直于流动方向的截面，也称为过流截面。 4、液体的流态 1）实验 2）流态 ? 层流：分层、稳定、无横向流动。 ? 湍流：不分层、不稳定、有横向流动。 3）判定流态 ? 雷诺数 Re ? 临界雷诺数 Rec ? 判定方法 Re Rec —— 层流 Re Rec —— 湍流 流体的连续方程 液体在管内作恒定流动，任取1、2两个通流截面，根据质量守恒定律，在单位时间内流过两个截面的液体流量相等，即： 2、实际液体伯努利方程 动量方程 例题：阀芯打开时受力分析 1、液体受力 Fx=ρq(β2v2cos90 o –β1v1cosθ) 取β1=1 则 Fx= –ρqβ1v1cosθ 2、阀芯受力 Fx = –Fx =ρqβ1v1cosθ 指向使阀芯关闭的方向 第四节 液体流动时的压力损失 流态，雷诺数 实验装置 沿程压力损失 4、沿程压力损失系数λ 对于层流 理论值λ=64/Re 金属管λ=75/Re 橡胶管λ=80/Re 对于湍流 光滑管λ= 0.3164 Re -0.25 粗糙管 Re 和Δ/d 从手册上查取 总压力损失 4、小孔流量通用公式 第六节 液压冲击与空穴现象 一、液压冲击 1、含义：由于某种原因致使压力突然增高的现象。 pmax = p + Δp 2、原因：管道阀门关闭 Δp =ρcv c = 900―1400 m/s 运动部件制动 3、后果：产生噪声，影响元件和系统寿命。 4、措施：延长流体换向时间；缩短管长，加大管径限制管道 液体流速；设置缓冲元件 二、空穴现