2第二章 流体力学基础课件.ppt

　第二章　流体力学基础 流体静力学 气体状态方程 流体动力学 液压系统的压力损失 孔口及缝隙的流量压力特性 充、放气温度与时间的计算 液压冲击和气穴 动量方程 流体力学基础 流体动力学 动量方程的应用 如图所示弯管，取断面1－1和2－2间的液体为控制体积。在控制表面上液体所受的总压力为： P1=p1A, P2=p2A 则在x方向上有作用分力Fx： Fx=P1-P2cos?＋ρQv(1-cos?) 在y方向上有作用分力Fy: Fy=ρQvsin?+P2sin? 所以弯管对液体的作用力为： F=-（Fx2+Fy2)1/2 液体对弯管的作用力与此大小 相等，方向相反。 动量方程 流体力学基础 流体动力学 (2)求液流作用在滑阀阀芯上的稳态液动力 两图中分别为液流流经滑阀阀腔的两种流动情况 先列出图(a)的控制体积在阀芯轴线方向上的动量方程求得阀芯作用于液体的力为： F’=ρQv2cos90。－ρQv1cos? =-ρQv1cos? A图 动量方程 流体力学基础 流体动力学 油液作用在阀芯上的力称作稳态液动力，其大小为： F=- F’=ρQv1cos?， F的方向与v1cos?一致。阀 芯上的稳态液动力力图使滑 阀阀口关闭。 B图 对B图列出轴向动量方程，阀芯作用于液体的力为： F’=ρQv1cos? -ρQv2cos90。=ρQv1cos? 动量方程 流体力学基础 流体动力学 作用于阀芯的稳态液动力F=-F=- Qv2cos? , F与v2cos?方向相反，F力也是力图使阀口关闭。 一般情况下，液流通过阀口作用于滑阀的稳态液动力，在方向上总是力图使阀口关闭，其大小为： F=ρQvcos? 式中 v－滑阀阀口处液流的流速； ?－v与阀芯轴线的夹角，称为射流角。 动量方程 流体力学基础 流体动力学 2.4 液压系统的压力损失 　　 在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失。流体流动过程中的压力损失有管道的沿程阻力损失、局部阻力损失和液气压元件的损失。 压力损失对液压系统的工作压力及系统性能等方面都有很大影响。因此有必要对其进行研究。 流体力学基础 液体系统的压力损失 一、管道的沿程阻力损失 1. 定义： 　　流体在管道中（通常指等直径直管）流动时，流体之间、流体与固体壁面之间因摩擦而产生的损失，称沿程阻力损失，也叫沿程损失或摩擦阻力损失。 2. 计算公式： 　　其中： l —— 管长； v —— 平均流速； λ——沿程阻力系数，又称达西摩擦系数。 λ如何确定？ 流体力学基础 液体系统的压力损失 管道的沿程阻力损失 3. λ的确定： 　 沿程阻力系数与 流 态 有关。 ① 流体在 等 径 管 中作层流流动时： 理论值 实际又是什么情况呢？ 流体力学基础 液体系统的压力损失 管道的沿程阻力损失 ⑴ 水在作层流流动时的实际阻力系数和理论值是很接近的； 对光滑金属管: 对 橡 胶 管: ⑵ 液压油的实际阻力系数与理论值稍有差别： 流体力学基础 液体系统的压力损失 管道的沿程阻力损失 ② 圆管紊流： 其中：Δ —— 管壁的绝对表面粗糙度，其值与管道材料有关； d —— 圆管直径。 　　在紊流流动中，靠近管壁处存在一层具有速度梯度的薄层流体，称边界层（附面层）。其厚度δ随Re的↑而↑。 Δδ →称为水力光滑管→ λ=f (Re) , 与Δ无关 ； Δδ →称为水力粗糙管→ λ=f (Re，Δ/d) ； Re继续↑→则： λ=f (Δ/d) ； 流体力学基础 液体系统的压力损失 管道的沿程阻力损失 二、局部压力损失 1. 定义： 　　流体在流动过程中，由于 截面突变和液流方向 的迅速改变使局部形成涡流、质点间相互碰撞，从而造成以 动能 为主的压力损失，称局部压力损失。 　　如：流体体流经如阀口、弯管、管接头、管道截面突然扩大或缩小，过滤器等产生的损失。 流体力学基础 液体系统的压力损失 局部压力损失 2. 局部压力损失的计算： 其中：Δpζ —— 局部压力损失。 ζ —— 局部压力损失系数（可查阅相关手册得到）。 v —— 流体的平均流速，通常指局部阻力下游处的流速 ρ —— 流体的密度。 流体力学基础 液体系统的压力损失 局部压力损失 三、液压阀的压力损失 　　（1）每个阀都是由几个局部损失组成的。由于每个局部损失之间的距离很近，相互影响很大。 　　流体流经液压阀的损失，从理论上讲属于局部阻力损失，但