流体力学A课件.ppt

液压流体力学 液体静力学 研究液体在静止状态下的力学规律及其应用 液体动力学 研究液体流动时流速和压力的变化规律 管道中液流的特性 用于计算液体在管路中流动时的压力损失 孔口及缝隙的压力流量特性 是分析节流调速回路性能和计算元件泄漏量的理论依据 液压冲击和气穴现象 静压力及其特性 液体的静压力 静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。p=limΔF/ΔA （ΔA→0） 若在液体的面积A上所受的作用力F为均匀分布时，静压力可表示为 p = F / A 液体静压力在物理学上称为压强，工程实际应用中习惯称为压力。 液体静压力的特性 液体静压力垂直于承压面，方向为该面内法线方向。 液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。 静压力基本方程式 静压力基本方程式 p=p0+ρgh 重力作用下静止液体压力分布特征： 压力由两部分组成：液面压力p0，自重形成的压力ρgh。 液体内的压力与液体深度成正比。 离液面深度相同处各点的压力相等，压力相等的所有点组成等压面，重力作用下静止液体的等压面为水平面。 静止液体中任一质点的总能量 p/ρg+h 保持不变，即能量守恒。 压力的表示法及单位 帕斯卡原理 图示是应用帕斯卡原理的实例 作用在大活塞上的负载F1形成液体压力 p= F1/A1 为防止大活塞下降，在小活塞上应施加的力 F2= pA2= F1A2/A1 由此可得 液压传动可使力放大，可使力缩小，也可以改变力的方向。 液体内的压力是由负载决定的。 静压力对固体壁面的作用力 液体和固体壁面接触时，固体壁面将受到液体静压力的作用 当固体壁面为平面时，液体压力在该平面的总作用力 F = p A ，方向垂直于该平面。 当固体壁面为曲面时，液体压力在曲面某方向上的总作用力 F = p Ax ， Ax 为曲面在该方向的投影面积。 液体动力学基本概念 流量连续性方程 流量连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的表达方式。 伯努利方程 理想流体的伯努利方程 p1 /ρg + Z1 + v12 / 2g = p2 /ρg + Z2 + v22 / 2g 在管内作稳定流动的理想流体具有压力能，势能和动能三种形式的能量，它们可以互相转换，但其总和不变，即能量守恒。 实际流体的伯努利方程 p1/ρg + Z1+α1v12/ 2g = p2 /ρg+ Z2+α2 v22/ 2g + hw 实际流体存在粘性，流动时存在能量损失，hw 为单位质量液体在两截面之间流动的能量损失。 用平均流速替代实际流速， α为动能修正系数。 管道流动 流态，雷诺数 通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态。 层流——粘性力起主导作用 紊流——惯性力起主导作用 液体的流动状态用雷诺数来判断。 雷诺数——Re = v d / υ ， v 为管内的平均流速 d 为管道内径 υ为液体的运动粘度 雷诺数为无量纲数。 如果液流的雷诺数相同，它的流动状态亦相同。 一般以液体由紊流转变为层流的雷诺数作为判断液体流态的依据，称为临界雷诺数，记为Recr。 当Re＜Recr，为层流；当Re＞Recr，为紊流。 常见液流管道的临界雷诺数见书中表格。 沿程压力损失 局部压力损失 孔口流动 经整理得到流经薄壁小孔流量 q = CdAo（2Δp /ρ）1/2 A0—小孔截面积； Cd—流量系数，Cd=CvCc Cv称为速度系数 ；Cc称为截面收缩系数。流量系数Cd的大小一般由实验确定，在液流完全收缩的情况下，当Re10 5时，可以认为是不变的常数，计算时按Cd=0.60~0.61 选取 薄壁小孔因沿程阻力损失小，q 对油温变化不敏感，因此多被用作调节流量的节流器。 滑阀阀口 滑阀阀口可视为薄壁小孔，流经阀口的流量为 q＝CdπDxv(2Δp/ρ)1/2 式中 Cd－流量系数，根据雷诺数查图1－20 D－滑阀阀芯台肩直径 xv－阀口开度， xv＝2～4mm 缝隙流动 环形缝隙 液压冲击 气穴现象 减少气穴现象的措施 1、 减小阀孔前后的压力降，一般使压力比p1/p2＜3.