液压流体力学基础PPT.ppt

第1页，共30页，星期日，2025年，2月5日§2-2液体动力学基础液体动力学研究液体在外力作用下运动规律，即研究作用在液体上的力与液体运动之间的关系。由于液体具有粘性，流动时要产生摩擦力，因此研究液体流动问题时必须考虑粘性的影响。一、几个基本概念二、液体流动的连续性方程四、液体稳定流动时的动量方程三、伯努利方程第2页，共30页，星期日，2025年，2月5日1、稳定流动和非稳定流动一、几个基本概念液体流动时，若液体中任何一点的压力，流速和密度都不随时间变化，这种流动称为稳定流动。反之，压力，流速随时间而变化的流动称为非稳定流动。如图所示，从水箱中放水，如果水箱上方有一补充水源，使水位H保持不变，则水箱下部出水口流出的液体中各点的压力和速度均不随时间变化，故为稳定流动。反之则为非稳定流动。第3页，共30页，星期日，2025年，2月5日概念：为了便于导出基本方程，常假定液体既无粘性油不可压缩，这样的液体称为理想液体。实际液体则既有粘性又可压缩。2、理想液体与实际液体第4页，共30页，星期日，2025年，2月5日3、通流截面、流量和流速垂直于液体流动方向的截面称为通流截面，也叫过流断面。单位时间t内流过某通流截面的液体体积V称为流量Q，即：Q=V/t=v·A(A-通流截面面积，v－平均流速）可看出，流速为流量与通流面积之比。实际上由于液体具有粘性，液体在管道内流动时，通流截面上各点的流速是不相等的。管道中心处流速最大；越靠近管壁流速越小；管壁处的流速为零。为方便起见，以后所指流速均为平均流速。第5页，共30页，星期日，2025年，2月5日当液体在管道内作稳定流动时，根据质量守恒定律，管内液体的质量不会增多也不会减少，所以在单位时间内流过每一截面的液体质量必然相等。如图所示，管道的两个通流面积分别为A1、A2，液体流速分别为v1、v2，液体的密度为ρ，则ρv1A1=ρv2A2=常量即:v1A1=v2A2=Q＝常量或v1/v2=A2/A二、液体流动的连续性方程第6页，共30页，星期日，2025年，2月5日上式称为连续性方程，它说明在同一管路中无论通流面积怎么变化，只要没有泄漏，液体通过任意截面的流量是相等的；同时还说明了在同一管路中通流面积大的地方液体流速小。通流面积小的地方则液体流速大；此外，当通流面积一定时，通过的液体流量越大，其流速也越大。对于图示的分支油路，显然流进的流量应等于流出的流量，故有Q=Q1+Q2。第7页，共30页，星期日，2025年，2月5日理想液体没有粘性，它在管内作稳定流动时没有能量损失。根据能量守恒定律，同一管道每一截面上的总能量都是相等的。在图中任意取两个截面A1和A2，它们距离基准水平面的坐标位置分别为Z1和Z2，流速分别为v1、v2，压力分别为p1和p2，根据能量守恒定律有：P1/ρg+z1+v12/2g=P2/ρg+z2+v22/2g可改写成P+ρgz+ρgv2/2=常量三、伯努利方程1、理想液体的伯努力方程第8页，共30页，星期日，2025年，2月5日以上两式即为理想液体的伯努利方程，式中每一项的量纲都是长度单位，分别称为水头、位置水头和速度水头。伯努利方程的物理意义为：在管内作稳定流动的理想液体具有压力能、位能和动能三种形式的能量。在任意截面上这三种能量都可以相互转换，但其总和保持不变。而静压力基本方程则是伯努利方程（在速度为零时）的特例。第9页，共30页，星期日，2025年，2月5日实际液体具有粘性，当它在管中流动时，为克服内摩擦阻力需要消耗一部分能量，所以实际液体的伯努利方程为：P1/ρg+Z1+V12/2g=P2/ρg+Z2+V22/2g+hw(注：hw—以水头高度表示的能量损失。)当管道水平放置时，由于z1=z2，方程可简化为：P1/ρg+V12/2g=P2/ρg+V22/2g+hw当管道为等径直管且水平放置时，方程可简化为：P1/ρg=P2/ρg+hw2、实际液体的泊努利方程第10页，共30页，星期日，2025年，2月5日3.伯努利方程应用举例计算泵吸油腔的真空度或泵允许的最大吸油高度如图所示，设泵的吸油口比油箱液高