液压与气压传动多媒体第二章 液压流体力学基础.ppt

第二章 液压流体力学基础液压流体力学基础的内容、 重点、 难点、 基本要求。 静止液体的概念 液体内部宏观质点之间没有相对运动，液体作为一整体，也可静止，也可随容器作匀速运动 一、液体中的作用力 质量力 表面力 二、液体的压力 静压力有如下重要性质： 1) 液体的压力沿着内法线方向作用于承压面； 2) 静止液体内任一点处的压力在各个方向上都相等。 第一节 静止液体力学 静压力 三、静止液体中的压力分布 第一节 静止液体力学 特点： 1）静止液体内任一点的压力等于液面上的压力p0与该点以上液体自重形成的压力之和。 2）同一液体中的静压力随着深度h的增加呈线性规律分布。 3）同一液体中深度相等的各点的集合组成等压面，重力场中的等压面为一水平面。 四、压力的表示 绝对压力 相对压力 真空度 第一节 静止液体力学 图2-2 绝对压力、相对压力和真空度 例2-1 图2-3所示的容器内充有油液。已知油液的密度 ρ＝900kg/m3，活塞上受到的重物作用力W＝10000N ，活塞直径d=0.2m ，忽略活塞的重量，比较活塞下方深度h1 = 1m和h2 = 0.1m处的压力。 结论： 当外加在液体上的力比液体重力作用所产生的压力大很多时重力的作用可以忽略不计 第一节 静止液体力学 图2-3 液体内压力计算图 第一节 静止液体力学 五、压力的传递 帕斯卡定律 六、液体静压力作用在固体壁面上的力 第一节 静止液体力学 图2-5 钢球式溢流阀结构简图 一、流动液体的基本概念 （一）理想液体与实际液体 （二）恒定流动与非恒定流动 （三）一维、二维、三维流动 （四）迹线、流线和流束 迹线：在某一时间间隔内流场中某一质点运动过程中所划过的空间轨迹 流线：流场空间各点在同一瞬时的运动状态曲线，在此瞬时，位于流线上的各个流体质点的流速方向与此线的切线方向重合 第二节 流动液体力学 对于恒定流动，流线与迹线相互重合 流束表面上每点的流速都只与流束表面相切而无法向分量 第二节 流动液体力学 （五）通流截面、流量和平均流速 引入平均流速v 第二节 流动液体力学 （六）流动液体的压力 二、连续性方程 1 取控制体（如右图） 2 应用质量守恒定理 对于恒定流动液体： 结论： 在恒定流动中，同一管路中在各截面处流量相等 第二节 流动液体力学 第二节 流动液体力学 三、伯努利方程 （一）理想液体的运动微分方程 1．取微元体：在某个瞬时，从理想液体的微小流束中取一小段作微元体，取曲线坐标，有： 2．微元体上所受的力 质量力 惯性力 两端液面上的压力 第二节 流动液体力学 图2-9 理想流体的一维流动 3 应用牛顿第二定律 上式各项除以 （即质量 ）得欧拉方程 第二节 流动液体力学 （二）理想液体的伯努利方程 欧拉方程是一个运动微分方程，也是一个力的平衡方程。把该方程两边乘以距离，并沿微流束方向从截面1积分到截面2，便可得到微元体流动时能量变化规律的表达式，即 第二节 流动液体力学 （2-8） （2-9） （2-10） 物理意义：位能、压力能、动能之和为常量 （三）实际液体的伯努利方程 1 粘性问题 2 全流束问题 3 动能修正系数 4 伯努利方程 在圆管层流状态下α＝2 工程实际计算时α＝1 第二节 流动液体力学 第二节 流动液体力学 第二节 流动液体力学 四、动量方程 1 取控制体作为研究对象 2 经过dt时间控制体内液体的动量变化 3 应用动量定理 4 动量修正系数 5 整理后的动量方程 四、动量方程 6 作恒定流动的液体 7 与其接触的固体壁面上的作用力F’ 第二节 流动液体力学 第二节 流动液体力学 例2-8 第三节 流动液体的能量损失 一、液体的流动状态 1 雷诺实验 层流 紊流 2 雷诺数 非圆截面管道 水力半径 圆管 第三节 流动液体的能量损失 二、流动液体的沿程压力损失 （一）层流流动时的运动规律和沿程压力损失 1 取研究对象 2 受力分析 3 应用牛顿定理 令 4 积分 由液体内摩擦定理 图2-16 圆管中的层流 第三节