02_流体力学基础.ppt

空穴现象：在流动的液体中，因某点处的压力低于空气分离压而产生气泡的现象。 空穴现象产生的原因 在一定温度下，如压力降到某一值时，过饱和空气将从油液中分离出来形成气泡，这一压力值称为该温度下的空气分离压。 当液压油在某温度下的压力低于某一数值时，油液本身迅速汽化，产生大量蒸气气泡，这时的压力称为液压油在该温度下的饱和蒸气压。 一般来说，液压油的饱和蒸气压相当小，比空气分离压小得多，因此，要使液压油不产生大量气泡，它的压力最低不得低于液压油所在温度下的空气分离压。 2.7.2 空穴现象 液压泵的空穴现象：液压泵吸油管直径太小时、或吸油阻力太大、或液压泵转速过高，由于吸油腔压力低于空气分离压而产生空穴现象 。 ??? 形成气泡危害：这些气泡随着液流流到下游压力较高的部位时，会因承受不了高压而破灭，产生局部的液压冲击，发出噪声并引起振动，当附着在金属表面上的气泡破灭时，它所产生的局部高温和高压会使金属剥落，使表面粗糙，或出现海绵状的小洞穴。这种固体壁面的腐蚀、剥蚀的现象称为气蚀。 减小空穴现象的措施 : 在液压系统中的任何地方，只要压力低于空气分离压，就会发生空穴现象。为了防止空穴现象的产生，就是要防止液压系统中的压力过度降低，具体措施有： 减小流经节流小孔前后的压力差，一般希望小孔前后压力比小于3.5。 正确设计液压泵的结构参数，适当加大吸油管内径。 提高零件的抗气蚀能力，增加零件的机械强度，采用抗腐蚀能力强的金属材料，减小零件表面粗糙度等。 返回 3.等温状态过程 等温状态过程是指在气体的温度保持不变的情况下，气体的状态变化过程。 理想气体等温过程遵循下述方程： 在等温过程中，气体的热力学能不发生变化，加入气体的热量全部变作膨胀功。例如气缸中气体状态变化过程可视为等温过程。 4.绝热状态过程 绝热状态过程是气体在状态变化时不与外界发生热交换，理想气体绝热过程遵循下述方程： K: 绝热指数，对空气K=1.4 ， 对饱和蒸气K=1.3; 在绝热过程中气体靠消耗自身热能对外作功，其压力、温度和体积这三个参数均为变量。 空气压缩机气缸活塞压缩速度极快，气缸内被压缩的气体来不及与外界交换热量，因此可看作是绝热过程。 5.多变状态过程 在没有任何制约条件下，一定质量气体所进行的状态变化过程称为多变过程。严格讲，气体状态变化过程大多属于多变过程，等容、等压、等温和绝热都是多变过程的特例。 理想气体的多变状态过程遵循下述方程： n: 多变指数，对于空气1 n 1.4 。 需要注意的是,在等压、等温和绝热过程中，状态变化均是可逆的，因而它们的压缩功与膨胀功的值是相等的。 返回 　　　流动液体的连续性方程、伯努利方程、动量方程是描述流动液体力学规律的三个基本方程式。前两个反映了液体的压力、流速与流量之间的关系，动量方程用来解决流动液体与固体壁面间的作用力问题。 2.4 液体动力学 2.4.1 液体运动的基本概念 理想液体: 既无粘性又不可压缩的液体。 稳定流动:液体流动时，若液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化，则这种流动就称为定常流动。否则，只要压力、速度和密度有一个量随时间变化，则这种流动就称为非定常流动。 在液压传动系统中，液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面即为通流截面。 单位时间内流过某一通流截面积的液体体积称为流量。流量用Q来表示，单位为m3/s ，工程上常用L/min表示。 实际流体流动时，速度的分布规律很复杂。 在液压技术中，常常采用平均流速来简化分析计算： 层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线； ??? 紊流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动以外，还存在着剧烈的横向运动。 实验证明：液体在圆管中的流动状态与管内的平均流速 有关，和管道内径 、液体的运动粘度 有关。 液流状态的雷诺数为无量纲数，即对通流截面相同的管道来说，若液流的雷诺数相同，流动状态就相同。 圆截面： 非圆截面： ：通流截面的水力半径 ：通流截面的面积； ：湿周长度，即通流截面上与液体相接触的管壁周长。 在液压传动中，液体总是充满流道的，所以液流的有效通流截面就是管道的截面。 雷诺数的物理意义：影响液体流动的力主要有惯性力和粘性力，雷诺数就是惯性力对粘性力的无因次比值。 临界雷诺数：液流管道的临界雷诺数可由实验求得。 当液流实际流动时的雷诺数小于临界雷诺数时，液流为层流，反之液流则为紊流。 管道型状 临界雷诺数 管道型状 临界雷诺数 光滑的金属圆管 2320 有环槽的同心环状缝隙 700 橡胶软管 1600-2000 有环槽的