液压22液压传动的流体力学基础课件.ppt

1、第二章液压传动的流体力学基础2.静压力基本方程第二节液体静力学 （a）（b）重力作用下的静止液体p=p0+gh压力分布特征：静液体内任意处的压力由两部分组成。静止液体内的压力随深度呈线性规律分布。同一液体内，离液面深度相同的各点压力相等。p0p0Ap0Ahhpgh国际单位:Pa1111026PaNmMPaPa/,原用单位:bar at atm mmH2O 绝对压力pMPa001.0绝对压力p相对压力0相对压力pp0真空度pp0第二节液体静力学第二章液压传动的流体力学基础3.压力的表示方法和单位真空度=大气压力-绝对压力在密闭的容器内，施加于静止流体上的压力将以等值同时传到液体各点。F2F1A2

2、A1pFAFA11224.帕斯卡原理第二章液压传动的流体力学基础5.静压力对固体壁面的作用力液体与固体壁面相接触时，固体壁面将受到液体静压力的作用。固体壁面为平面时，压力方向互相平行。xxpAFpAF固体壁面为曲面5.静压力对固体壁面的作用力第二章液压传动的流体力学基础对任何曲面都适用方向垂直于承压面例题：如图所示连通器中存有两种液体，密度为1、2，高度分别为h1、h2，管一端通大气，另一端通入球形容器（内为气体），求该气体的绝对压力和真空度。aPghghp2211第二章液压传动的流体力学基础2211ghghPpa2211ghgh真空度解：设球形容器内的绝对压力为p，取与大气相接触的液面为等压

3、面，等压面方程为h1h2pp1p2pa二、液体动力学基础1.基本概念第二章液压传动的流体力学基础理想液体、恒定流动和一维流动理想液体：无黏性、不可压缩。实际不存在。一维流动，二维流动等。封闭容器内液体的流动按一维流动处理。二、液体动力学基础1.基本概念第二章液压传动的流体力学基础通流截面：液体在管道内流动时，垂直于流动方向的截面。流量：单位时间内流过某通流截面的液体体积。平均流速：A二、液体动力学基础.连续方程(质量守恒定律)CCqm,CAvQ恒定流动,通过截面的不可压缩液体的流量相等流体所有的动力参数不随时间变化的流动v截面的平均流速第二章液压传动的流体力学基础2.伯努利方程(能量守恒定律)

4、第二章液压传动的流体力学基础能量守恒是自然界的客观规律，流动液体也遵守能量守恒定律，这个规律是用伯努利方程的数学形式来表达的。对理想液体在如书图2-8所示的管道内作恒定流动。取ab段液段为研究对象，分析液体功能变化。外力所做的功=液体机械能的变化外力所做的功主要由两断面处所做的功组成。液体的机械能变化分两部分，位能和动能变化。2.伯努利方程(能量守恒定律)Cvghp22比位能比压能比动能仅受重力作用,恒定流动的理想流体不可压缩,无粘性2222222111vghpvghp对于1,2截面第二章液压传动的流体力学基础2.伯努利方程(能量守恒定律)第二章液压传动的流体力学基础理解：伯努利方程式是一个能

5、量方程式，它表明在空间各相应通流断面处流通液体的能量守恒规律。理想液体的伯努利方程只适用于重力作用下的理想液体作定常活动的情况。任一微小流束都对应一个确定的伯努利方程式，即对于不同的微小流束，它们的常量值不同。伯努利方程的物理意义为：在密封管道内作定常流动的理想液体在任意一个通流断面上具有三种形成的能量，即压力能、势能和动能。三种能量的总合是一个恒定的常量，而且三种能量之间是可以相互转换的，即在不同的通流断面上，同一种能量的值会是不同的，但各断面上的总能量值都是相同的。实际流体的伯努利方程whvghpvghp222222221111vi平均流速代替瞬时流速i平均动能代替实际动能的动能修正系数h

6、w平均能量损耗仅受重力作用,恒定流动的实际流体第二章液压传动的流体力学基础实际流体的伯努利方程第二章液压传动的流体力学基础 伯努利方程的适用条件为：稳定流动的不可压缩液体，即密度为常数。液体所受质量力只有重力，忽略惯性力的影响。所选择的两个通流截面必须在同一个连续流动的流场中是渐变流（即流线近于平行线，有效截面近于平面）。而不考虑两截面间的流动状况。应注意两通流截面的选取。基准的选取。压力的基准。未知量多于方程数的情况。3.动量方程物体动量的变化率等于作用在物体上外力的和dtIddtvmdF)(恒定流动vi平均流速代替瞬时流速uii平均动量代替实际动量的动量修正系数第二章液压传动的流体力学基础

7、)(1122xxxvvqF)(1122yyyvvqF)(1122zzzvvqF三、管路压力损失计算1.流动状态层流 线性或层状,平行于管道轴线紊流 轴向运动横向运动受粘性制约,摩擦损失存在惯性力,动能损失第二章液压传动的流体力学基础三、管路压力损失计算2.雷诺数Rf v de(,)圆管vdRe第二章液压传动的流体力学基础层流RRRReecreecr紊流Recr临界雷诺数金属圆管Recr 20002320三、管路压力损失计算2.雷诺数第二章液压传动的流体力学基础对于非圆截面管道来说，Re可用下式来计算式中，R为通流截面的水力半径。它等于液流的有效截面积A和它的湿周(通流截面上与液体接触的固体壁面

8、的周长)x之比，即水力半径大小对管道通流能力影响很大。水力半径大，表明液流与管壁接触少，通流能力大；水力半径小，表明液流与管壁接触多，通流能力小，容易堵塞。xAdH4vdRe3.流速分布uR2层流R2紊流uuudtTT0243,105104.,.第二章液压传动的流体力学基础4.压力损失实际流体的粘性损耗热量沿程压力损失直管中因摩擦而产生22vdlp沿程阻力系数 f Re()层流eR64局部压力损失管道截面突然变化、液流方向改变或其它形式液流阻力而产生22vp第二章液压传动的流体力学基础eR75总损失2222iiiiiivvdlp四、孔口和缝隙液流第二章液压传动的流体力学基础 在液压系统的管路中

9、，装有截面突然收缩的装置，称为节流装置(如节流阀)。突然收缩处的流动叫节流，一般均采用各种形式的孔口来实现节流，液体流经孔口时要产生局部压力损失，使系统发热，油液粘度下降，系统的泄漏增加，这是不利的一方面。在液压传动及控制中要人为地制造这种节流装置来实现对流量和压力的控制。第二章液压传动的流体力学基础1.薄壁小孔5.0dL112211,pv0,Ad22,pveelvCpev2eevAq pACd20dC流量系数60.0dC液压技术常用的孔口有薄壁小孔和细长孔两种。2.短孔和细长孔第二章液压传动的流体力学基础45.0dL短孔，适合作固定节流器。流量公式与薄壁孔相同，但流量系数不同。dL4细长孔。液体在细长孔中多为层流，可直接应用圆管层流的流量公式。流量会受温度变化的影响。3.缝隙液流平行平板缝隙液流lbh,blhyzxbhulpbh21203q剪切流动,两平板相对运动压差流动,平板两端存在压差若q看作泄漏量,q与h3成正比同心环形和偏心环形缝隙液流第二章液压传动的流体力学基础五、液压冲击和气穴现象液压冲击产生的原因和危害冲击压力：管道阀门关闭时的冲击压力。瞬间全部关闭。瞬间部分关闭。运动部件制动时的冲击压力。减小液压冲击的措施。第二章液压传动的流体力学基础