液压液压传动的流体力学基础.2021优秀PPT文档

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)
p
gh
v2
C
2
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
对于1,2截面
p1
gh 1
v12 2
p2
gh 2
v22 2
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)
理解：
①伯努利方程式是一个能量方程式，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。 ②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。 ③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。
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)
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。
的液面为等压面，等压面方程为
pa
p1g1h 2g2h P a
p
h1
pP a1g1h 2g2h
p1
h2
真空 1g1 度 h2g2h
p2
第二章液压传动的流体力学基础
二、液体动力学基础 1.基本概念
⑴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。
第二章液压传动的流体力学基础
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
恒定流动
F
d(mv) dt
dI dt
F xq(v2x 2v1x 1)
Fyq(v2y2v1y1)
F zq (v2z 2v1 z 1)
v i －平均流速代替瞬时流速 ui i －平均动量代替实际动量的动量修正系数
层流 紊流
圆管
Re
vd
Recr －临界雷诺数
金属圆管
R e c r 2 0 0 0~2 3 2 0
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
对于非圆截面管道来说，Re可用下式来计算
Re
vd
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的周长)x之比，即
固体壁面为平面时，压力方向互相平行。
F pA
方向垂直于承压面
固体壁面为曲面
Fx pAx 对任何曲面都适用
第二章液压传动的流体力学基础
例题：如图所示连通器中存有两种液体，密度为ρ1、ρ2， 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。
解：设球形容器内的绝对压力为p，取与大气相接触
液压液压传动的流 体力学基础
第二章液压传动的流体力学基础 第二节液体静力学
2.静压力基本方程
p=p0+ρghp0ຫໍສະໝຸດ p0ΔA压力分布特征：
⑴静液体内任意处的压力由两 部分组成。
⑵静止液体内的压力随深度呈 线性规律分布。
⑶同一液体内，离液面深度相 同的各点压力相等。
h
ρgh
h
p
p0ΔA
（a）
（b）
重力作用下的静止液体
4A dH x
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。
第二章液压传动的流体力学基础
3.流速分布
2R u
层流
2, 4
3
T
2R
u 0u d t
第二章液压传动的流体力学基础
实际流体的伯努利方程
p 1 g 1h 1 2 v 1 2 p 2g2h 2 2 v 2 2 h w
v i －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 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
二、液体动力学基础
1.基本概念
⑵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。
Ｑ＝Ｖ／ｔ
平均流速：ｖ＝Ｑ／Ａ
A
第二章液压传动的流体力学基础
二、液体动力学基础 ２.连续方程(质量守恒定律)
mqC ,C QAvC
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
第二章液压传动的流体力学基础 第二节液体静力学
3 .压力的表示方法和单位
国际单位:Pa 原用单位:bar
绝对压力 0
1 P a 1 N /m 2 ,1 M P a 1 0 6 P a
at atm mmH2O
p00.1M Pa
绝对压力 p
相对压力
真空度 p0 p 0
相对压力 pp0
真空度=大气压力-绝对压力
伯努利方程的适用条件为： ①稳定流动的不可压缩液体，即密度为常数。 ②液体所受质量力只有重力，忽略惯性力的影响。 ③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 ①两通流截面的选取。 ②基准的选取。 ③压力的基准。 ④未知量多于方程数的情况。
第二章液压传动的流体力学基础
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 受粘性制约, 摩擦损失
紊流－ 轴向运动＋横向运动 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
R ef(v,d,)
R e R e c r R e R e c r
第二章液压传动的流体力学基础
4.帕斯卡原理
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。
p F1 F2 A1 A2
A2 F2
A1 F1
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
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。