第一章流体力学基础
于治明主编液压传动课件第一章 流体力学基础
静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。 静止液体在微小面积上所受的内法线方向的法向力, 该点的压力为。 (3-1) 静压力性质: 静压力垂直于承压面,其方向和该面的内法线方向一致。 静止液体内任意一点所受到的压力在各个方向上都相等。
• 压力及其性质: 质量力:力的作用反映在液体内部每一个质点上。如重力、惯性力、离心力等。质量力的大小 和液体的质量成正比。 表面力:力的作用反映在外部表面或内部截面上。表面力的大小和作用面积成正比。如液体边 界上的大气压力,液体内部各部分之间相互作用的压力、内摩擦力等。 单位质量力数值上等于加速度。 单位面积上作用的表面力称为应力。 法向应力和切向应力 液体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力称为压力。
压力为p时液体的运动粘度
p
大气压力下液体的运动粘度
a
(1 9)
(5)气泡对粘度的影响
b 0 (1 0.015b)
b为混入空气的体积分数 混入b空气时液体的运动粘度
不含空气时液体的运动粘度
0
b
(三)、选用与维护
1、工作介质的选择 品种、粘度 2、工作介质的使用和维护 1)污染物种类及其危害 固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物 污染能量。 2)污染原因 3)污染物等级 指单位体积工作介质中固体颗粒污染物的含 量,即工作介质中固体颗粒的浓度。 ISO4406:1987,1999
一、基本概念
(一)、理想液体、恒定流动和一维流动
既无粘性不可压缩的假想液体,称为理想液体。 液体流动时,液体中任意点处的压力、速度和密度都不随 时间而变化,液体作恒定流动。
只要压力、速度或密度有一个随时间变化,液体作非恒 定流动。当液体整体作线性流动时,称为一维流动。
(二)、流线、流束和通流截面
第一章 流体力学基础(10)
Pa s
在物理单位制中: P,泊 SI单位制和物理单位制粘度单位的换算关系为:
1Pa s 10P 第一章 流体力学基础
牛顿型流体和非流动流体
1)凡遵循牛顿粘性定义的流体称为牛顿型流体;否则 为非流动型流体。 牛顿型流体,如水、空气等; 2) 非流动型流体,如某些高分子溶液、悬浮液、泥浆 和血液等。 3) 本书所涉及的流体多为牛顿型流体。
第一章 流体力学基础
(2)通过喷嘴的流动
1 2
q+w=△h+ g△Z+
1 2 △ u 2
u2 2h1 h2
流体流过收缩喷嘴时获得的动能等于流体韩志的增加
第一章 流体力学基础
(3)通过节流阀的流动
q+w=△h+ g△Z+
1 2 △ u 2
h1 h2
流体截流前后的焓值不变
第一章 流体力学基础
在过程生产中,有些仪表是以静力学基本方程式为理论依
一、压强与压强差测量
1 U型管液柱压差计 指示液密度ρ0,被测流体密度为ρ,图中a、 b两点的压力是相等的,因为这两点都在同一 种静止液体(指示液)的同一水平面上。通 过这个关系,便可求出p1-p2的值。
指示剂的选择
@ 指示液必须与被测流体不 互容; @ 不起化学反应; @ 大于被测流体的密度。 指示液随被测流体的 不同而不同。
实际上流体都是可压缩的,一般把液体当作不可压缩流体; 气体应当属于可压缩流体。但是,如果压力或温度变化率很小 时,通常也可以当作不可压缩流体处理。
第一章 流体力学基础
稳定流动(定态流动)
稳定流动:流体在流动时,在任一点上的流速、压力等有关 物理参数仅随位置变化而不随时间改变。
化工原理第一章流体力学基础
第一章 流体力学基础
m GA uA
17/37
1.3.1 基本概念
三、粘性——牛顿粘性定律
y x
v
内部存在内摩擦力或粘滞力
v=0
内摩擦力产生的原 因还可以从动量传 递角度加以理解:
v
单位面积上的内摩擦力,N m2
dv x
dy
动力粘度 简称粘度
速度梯度
----------------牛顿粘性定律
(2)双液柱压差计
p1
1略小于2
z1
p1 p2 2 1 gR
p1
R
p2
R
p2
1
z1
R 2
0
倾斜式压差计
浙江大学本科生课程 化工原理
第一章 流体力学基础
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幻灯片2目录
1.3 流体流动的基本方程 1.3.1 基本概念 1.3.2 质量衡算方程 1.3.3 运动方程 一、作用在流体上的力 二、运动方程 三、N-S方程 四、欧拉方程 五、不可压缩流体稳定层流时的N-S 方程若干解
v x v y vz 0
t x
y
z
t
vx
x
vy
y
vz
z
v x x
v y y
v z z
0
D
Dt
v x x
v y y
v z z
0
-------连续性方程微分式
若流体不可压缩,则D/Dt=0
v x v y v z 0 x y z
浙江大学本科生课程 化工原理
第一章 流体力学基础
dy
N m2 ms
Ns m2
Pa s
m
1Pa s 10P 1000cP
第一章流体力学基本概念
分别运动至A’,B’,C’,D’点,则有
A
B
A'
B'
udt
E D D D A A (u d)d u u t d dtudt
图1-2 速度梯度
由于
du ED
dt
因此得速度梯度 duED tgd d
dy dydt dt dt
可以看出dθ为矩形ABCD在dt时间后剪切变形角度,这就表明速度梯度实质上就 是流体运动时剪切变形角速度
•第一章流体力学基本概念
随着科学技术的不断进步,计算机的发展和应用,流体力学的研究领域和应用范 围将不断加深和扩大。从总的发展趋势来看,随着工业应用日益扩大,生产技术 飞速发展,不仅可以推动人们对流动现象深入了解,为科学研究提供丰富的课题 内容,而且也为验证已有的理论、假设和关系提供机会。理论和实践密切结合, 科学研究和工业应用相互促进,必将推动本学科逐步成熟并趋于完善。
第一章 流体力学基本概念
第一节 流体力学的发展、应用及其研究方法 第二节 流体的特征和连续介质假设 第三节 流体的主要物理性质及分类 第四节 作用在流体上的力
•第一章流体力学基本概念
第一节 流体力学的发展、应用及其研究方法
一、流体力学发展简史
流体力学是研究流体的平衡及运动规律,流体与固体之间的相互作 用规律,以及研究流体的机械运动与其他形式的运动(如热运动、化学 运动等)之间的相互作用规律的一门学科。 流体力学属于力学范畴,是 力学的一个重要分支。其发展和数学、普通力学的发展密不可分。流体 力学起源于阿基米德(Archimedes,公元前278~公元前212)对浮力的 研究。
流体的压缩性及相应的体积弹性模量是随流体的种类、温度和压力而变化 的。当压缩性对所研究的流动影响不大,可以忽略不计时,这种流动成为不可 压缩流动,反之称为可压缩流动。通常,液体的压缩性不大,所以工程上一般 不考虑液体的压缩性,把液体当作不可压缩流体来处理。当然,研究一个具体 流动问题时,是否考虑压缩性的影响不仅取决于流体是气体还是液体,而更主 要是由具体条件来决定。
第一章 流体力学的基础知识
u P u Z1 Z2 2g 2g P
假设从1—1断面到2—2断面流动过程中损失为h, 则实际流体流动的伯努利方程为
2 u12 P u2 Z1 Z2 h 2g 2g
2 1
2 2
P
第一章 流体力学的基础知识
1.3 流体动力学基础
【例 1.2 】如图 1-7所示,要 用水泵将水池中的水抽到用 水设备,已知该设备的用水 量为 60m3/h ,其出水管高
单体面积上流体的静压力称为流体的静压强。
若流体的密度为ρ,则液柱高度h与压力p的关系 为:
p=ρgh
第一章 流体力学的基础知识
1.2 流体静力学基本概念
1.2.1 绝对压强、表压强和大气压强
以绝对真空为基准测得的压力称为绝对压力,它是流 体的真实压力;以大气压为基准测得的压力称为表压 或真空度、相对压力,它是在把大气压强视为零压强 的基础上得出来的。
第一章 流体力学的基础知识
1.3 流体动力学基础
(3) 射流
流体经由孔口或管嘴喷射到某一空间,由于运动的 流体脱离了原来的限制它的固体边界,在充满流体的空 间继续流动的这种流体运动称为射流,如喷泉、消火栓 等喷射的水柱。
第一章 流体力学的基础知识
1.3 流体动力学基础
4. 流体流动的因素
(1) 过流断面
2. 质量密度
单位体积流体的质量称为流体的密度,即ρ=m/V
3. 重量密度
流体单位体积内所具有的重量称为重度或容重,以γ 表示。γ=G/V
第一章 流体力学的基础知识
1.1 流体主要的力学性质
质量密度与重量密度的关系为:
γ=G/V=mg/V=ρg
4. 粘性
表明流体流动时产生内摩擦力阻碍流体质点或流层 间相对运动的特性称为粘性,内摩擦力称为粘滞力。 粘性是流动性的反面,流体的粘性越大,其流动性
流体力学基础连续性方程、流体运动方程与能量方程.PPT
14
根据动量定理
ρd d ud x d y d z (F b P x x P y y P z z)d x d y d z
约去 dxdydz ,得
du x d
Fbx
Pxx x
Pyx y
Pzx z
du y d
Fby
Pyx x
Pyy y
Pyz z
du z d
Fbz
Pzx x
同理
y(ρuyu)dzdxdyΔ
z(ρuzu)dxdydzΔ
10
EXIT
经全部控制面的恒定流动量通量的净变化率为
xuxuy uyu zuzudxdydz
ux
x(u)uy
yuuz
uuux uuy
z
x y
uuzzdxdydz
u•uu•udxdydz + (ρu )dxdydz
微元流体系统的动量变化率为:
第一章 流体力学基础 ——流体运动的微分方程
西安建筑科技大学粉体工程研究所 李辉
1
质量传递——连质续量性守方恒程定律 动量传递——纳动维量-定斯理托克斯方程 能量传递——能能量量方守程恒定律 状态方程
流体运 动微分 方程组
所有流体运动传递过程的通解
2
EXIT
1.3 流体运动的微分方程
• 质量守恒定律——连续性方程 • 动量定理——纳维-斯托克斯方程 • 能量守恒定律——能量方程 • 定解条件
3
EXIT
1.3.1 质量守恒定律——连续性方程
• 质量既不能产生,也不会消失,无论经历什么形式的运动, 物质的总质量总是不变的。
• 质量守恒在易变形的流体中的体现——流动连续性。
单组分流体运动过程中质量守恒定律的数学描述: 在控制体内不存在源的情况下,对于任意选定的控制体
流体力学基本知识.
第一章 流体力学基本知识
了解流体力学的主要内容;掌握流体的主要物 理性质;掌握流体静压强的分布规律和压强表 示方式;掌握流体运动的基本规律和流体能量
损失。
1.1 流体的主要物理性质
v2 2g
水泵的吸水管装置如图所示。设水泵的最大许可真空度为 lOmp,k =弯7m头H2局0,部工阻作力流系量数Q:=8ξ.3弯L头/=s0,.7吸,水ξ 管底阀直=8径,d求=8水0㎜泵,的长最度大l= 许可安装高度Hs。(λ =0.04)
【解】以吸水井的水面为基准面,列断面0-0,与1—1的能量
p2=-γh=-9 800N/m3×0.02m=-196N/m2 此外,若能量方程所需基面取为轴流风机的水平中心轴线,用气体能量方程式:
p1
2 1
2g
p2
2 2
2g
hl12
将上列各项数值代入上式,并且忽略过流断面1—1、2—2之间能量损失,在1—2 之间为连续流条件下,可得:
2.表面力 表面力是指作用在流体表面上的力,其大小与受力表面的面积 成正比。它包括有表面切向力(摩擦力)和法向力(压力)。
1.2 流体静压强的基本概念
1.2.1流体静压强及其特性 流体静压强具有两个重要特性: 1.流体静压强永远垂直于作用面,并指向该作用面的内法 线方向。 2.静止流体中任一点的静压强只有一个值,与作用面的方 向无关,即任意点处各方向的静压强均相等。
10 0.8
8
0.7
1.652 2 9.81
1.91mH2O
流体力学基础知识
流体力学基础知识(总15页) -本页仅作为预览文档封面,使用时请删除本页-第一章流体力学基本知识学习本章的目的和意义:流体力学基础知识是讲授建筑给排水的专业基础知识,只有掌握了该部分知识才能更好的理解建筑给排水课程中的相关内容。
§1-1流体的主要物理性质1.本节教学内容和要求:1.1本节教学内容:流体的4个主要物理性质。
1.2教学要求:(1)掌握并理解流体的几个主要物理性质(2)应用流体的几个物理性质解决工程实践中的一些问题。
1.3教学难点和重点:难点:流体的粘滞性和粘滞力重点:牛顿运动定律的理解。
2.教学内容和知识要点:易流动性(1)基本概念:易流动性——流体在静止时不能承受切力抵抗剪切变形的性质称易流动性。
流体也被认为是只能抵抗压力而不能抵抗拉力。
易流动性为流体区别与固体的特性2.2密度和重度(1)基本概念:密度——单位体积的质量,称为流体的密度即:Mρ=VM——流体的质量,k g;V——流体的体积,m3。
常温,一个标准大气压下Ρ水=1×103k g/m32Ρ水银=×103k g/m3基本概念:重度:单位体积的重量,称为流体的重度。
重度也称为容重。
Gγ=VG——流体的重量,N;V——流体的体积,m3。
∵G=m g∴γ=ρg常温,一个标准大气压下γ水=×103k g/m3γ水银=×103k g/m3密度和重度随外界压强和温度的变化而变化液体的密度随压强和温度变化很小,可视为常数,而气体的密度随温度压强变化较大。
2..3粘滞性(1)粘滞性的表象基本概念:流体在运动时抵抗剪切变形的性质称为粘滞性。
当某一流层对相邻流层发生位移而引起体积变形时,在流体中产生的切力就是这一性质的表现。
为了说明粘滞性由流体在管道中的运动速度实验加以分析说明。
用流速仪测出管道中某一断面的流速分布如图一所示设某一流层的速度为u,则与其相邻的流层为u+d u,d u为相邻流层的速度增值,设相邻流层的厚度为d y,则d u/d y叫速度梯度。
流体力学基础 第一节 空气在管道中流动的基本规律
流体力学基础第一节空气在管道中流动的基本规律一、流体力学基础第一节空气在管道中流动的基本规律第一章流体力学基础第一节空气在管道中流动的基本规律工程流体力学以流体为对象,主要研究流体机械运动的规律,并把这些规律应用到有关实际工程中去。
涉及流体的工程技术很多,如水力电力,船舶航运,流体输送,粮食通风除尘与气力输送等,这些部门不仅流体种类各异,而且外界条件也有差异。
通风除尘与气力输送属于流体输送,它是以空气作为工作介质,通过空气的流动将粉尘或粒状物料输送到指定地点。
由于通风除尘与气力输送是借助空气的运动来实现的,因此,掌握必要的工程流体力学基本知识,是我们研究通风除尘与气力输送原理和设计、计算通风除尘与气力输送系统的基础。
本章中心内容是叙述工程流体力学基本知识,主要是空气的物理性质及运动规律。
一、流体及其空气的物理性质(一) 流体通风除尘与气力输送涉及的流体主要是空气。
流体是液体和气体的统称,由液体分子和气体分子组成,分子之间有一定距离。
但在流体力学中,一般不考虑流体的微观结构而把它看成是连续的。
这是因为流体力学主要研究流体的宏观运动规律它把流体分成许多许多的分子集团,称每个分子集团为质点,而质点在流体的内部一个紧靠一个,它们之间没有间隙,成为连续体。
实际上质点包含着大量分子,例如在体积为10-15厘米的水滴中包含着3×107个水分子,在体积为1毫米3的空气中有2.7×1016个各种气体的分子。
质点的宏观运动被看作是全部分子运动的平均效果,忽略单个分子的个别性,按连续质点的概念所得出的结论与试验结果是很符合的。
然而,也不是在所有情况下都可以把流体看成是连续的。
高空中空气分子间的平均距离达几十厘米,这时空气就不能再看成是连续体了。
而我们在通风除尘与气力输送中所接触到的流体均可视为连续体。
所谓连续性的假设,首先意味着流体在宏观上质点是连续的,其次还意味着质点的运动过程也是连续的。
有了这个假设就可以用连续函数来进行流体及运动的研究,并使问题大为简化。
第1章 流体力学基本知识
数学表达式:
二、流体的粘滞性 粘滞性 :流体内部质点间或层流间因相对运动 而产生内摩擦力(切力)以反抗相对运动的 性质。
牛顿内摩擦定律:
F-内摩擦力,N; S-摩擦流层的接触面面积,m2;
τ-流层单位面积上的内摩擦力(切应力),N/
m2;
du/dn-流速梯度,沿垂直流速方向单位长度 的流速增值;
hω1-2 =Σhf+Σhj
二、流动的两种型态--层流和紊流
二、流动的两种型态--层流和紊流
实验研究发现,圆管内流型由层流向湍流 的转变不仅与流速u有关,而且还与流体的 密度、粘度 以及流动管道的直径d有关。 将这些变量组合成一个数群du/,根据该 数群数值的大小可以判断流动类型。这个 数群称为雷诺数,用符号Re表示,即
从元流推广到总流,得:
由于过流断面上密度ρ为常数,以
u d u d
1 1 1 2 2 1 2
2
带入上式,得:
ρ1Q1 =ρ2 Q2 Q=ωv ρ1ω1v 1=ρ2ω2v 2
(1-11)
(1-11a)
(1-11)、 (1-11a) --质量流量的连 续性方程式。
建筑设备工程
第一章 流体力学基本知识 第1节 流体的主要物理性质 第2节 流体静压强及其分布规律 第3节 流体运动的基本知识 第4节 流动阻力和水头损失 第5节 孔口、管嘴出流及两相流体简介
本章介绍流体静力学,流体动力学,流体运动 的基本知识,流体阻力和能量损失,通过本章 的学习可以对流体力学有一个大概的了解,但 讲到的内容是很基础的。
v
2 2 2
2g
h12
化工原理-第一章
29
返回
(3) 倒U形压差计
指示剂密度小于被测流体密度,如空 气作为指示剂
p1 p2 Rg( 0 ) Rg
(4) 倾斜式压差计 适用于压差较小的情况。
30
返回
例1-1 如附图所示,水在水平管道内流动。为测量流
体在某截面处的压力,直接在该处连接一U形压差计,
指示液为水银,读数
18
返回
表 压 = 绝对压力 - 大气压力 真空度 = 大气压力 - 绝对压力
p1
表压
大气压
真空度 绝对压力
p2
绝对压力 绝对真空
19
返回
1.1.3 流体静力学平衡方程
一、静力学基本方程 设流体不可压缩, (1)上端面所受总压力
P1 p1 A
Const.
p1 G p2
p0
重力场中对液柱进行受力分析:
5
返回
1.0.0 流体的特征
液体和气体统称为流体。
• 具有流动性;
• 无固定形状,随容器形状而变化; • 受外力作用时内部产生相对运动。 不可压缩流体:流体的体积不随压力变化而变化,
如液体;
可压缩性流体:流体的体积随压力发生变化,
如气体。
6
返回
1.0.1 研究流体流动的目的
1、流体输送:选择适宜流速、确定管路直径、 选用输送设备; 2、压强、流速和流量的测量:便于了解和控制 生产; 3、为强化设备提供适宜流动条件:如传热、传 质设备的强化。
9
返回
1.0.3 流体流动中的作用力
1、体积力: 体积力作用于流体的每一个质点上,并与流体的 质量成正比,也称为质量力,如重力、离心力。 2、表面力:包括压力与剪力 压力:垂直于表面的力 剪力:平行于表面的力,又称粘性力,与流体运动 有关。 返回
第一章 流体力学基础知识
第一章流体力学基础知识本章先介绍流体力学的基本任务,研究方向和流体力学及空气动力学的发展概述。
然后介绍流体介质,气动力系数,矢量积分知识。
最后引入控制体,流体微团及物质导数的概念。
为流体力学及飞行器空气动力学具体知识的学习做准备。
1.1流体力学的基本任务和研究方法1.1.1流体力学的基本任务流体力学是研究流体和物体之间相对运动(物体在流体中运动或者物体不动而流体流过物体)时流体运动的基本规律以及流体与物体之间的作用力。
而空气动力学则是一门研究运动空气的科学。
众所周知,空气动力学是和飞机的发生,发展联系在一起的。
在这个意义上,这门科学还要涉及到飞机的飞行性能,稳定性和操纵性能问题。
事实上,空气动力学研究的对象还不限于飞机。
空气相对物体的运动,可以在物体的外部进行,像空气流过飞机表面,导弹表面和螺旋浆等;也可以在物体的内部进行,像空气在风洞内部和进气道内部的流动。
在这些外部或内部流动中,尽管空气的具体运动和研究运动的目的有所不同,但它们都发生一些共同的流动现象和遵循一些共同的流动规律,例如质量守恒,牛顿第二定律,能量守恒和热力学第一定律,第二定律等。
研究空气动力学的基本任务,不仅是认识这些流动所发生现象的基本实质,要找出这些共同性的基本规律在空气动力学中的表达,并且研究如何应用这些规律能动地解决飞行器的空气动力学问题和与之相关的工程技术问题,并对流动的新情况、新进展加以预测。
1.1.2空气动力学的研究方法空气动力学研究是航空科学技术研究的重要组成部分,是飞行器研究的“先行官”。
其研究方法,如同物理学各个分支的研究方法一样,有实验研究、理论分析和数值计算三种方法。
这些不同的方法不是相互排斥,而是相互补充的。
通过这些方法以寻求最好的飞行器气动布局形式,确定整个飞行范围作用在飞行器的力和力矩,以得到其最终性能,并保证飞行器操纵的稳定性。
实验研究方法在空气动力学中有广泛的应用,其主要手段是依靠风洞、水洞、激波管以及测试设备进行模拟实验或飞行实验。
流体力学基本知识
第二节 流体静力学的基本概念
▪ 2、压强的计量单位
▪ (1)定义式:
▪ 国际单位制(SI)制:1N/m2=1Pa;
1bar=105 Pa
▪ 工程制: 1kgf/cm2=1kg×9.8065[m/s2]/10–4[m2]
▪
=9.8065×104 Pa
第二节 流体静力学的基本概念
▪ (2)用大气压表示: ▪ 1atm(标准大气压)=1.033 kgf/cm2 ▪ =1.033×9.8065×104 Pa=1.0133×105 Pa ▪ =1.0133 bar
第二节 流体静力学的基本概念
(3)用液柱的高度表示: p=F/A=ρVg/A=ρ(AZ)g/A=ρZg
力增大,动力消耗增大,操作费用增大; 当V一定时,u减小,则d增大,管材费用增加,流动
阻力减小,动力消耗减小,操作费用减小;在允许 范围内,从长远利益考虑,一般选择管径较大者。
第三节 管内流体流动的基本方程式
二、流体运动的类型 1、有压流: 流体在压差作用下流动,流体各个过流断面的
整个周界都与固体壁相接触,没有自由表面,这种流体流 动为有压流。 2、无压流: 流体在重力作用下流动,流体各个过流断面的 部分周界与固体壁相接触,具有自由表面,这种流体流动 为无压流。 3、稳定流动:流体在管道中流动时,若任一点的流速、压 力等有关物理参数都不随时间改变,仅随位置改变,即 u=f(x,y,z),ut=ut+△t,则这样的流动为稳定流动。 4、不稳定流动:流体在管道中流动时,若任一点的流速、 压力等有关物理参数不仅随位置改变,而且随时间发生部 分或全部改变,即u=f(x,y,z,t),ut≠ut+△t,这样的流 动为不稳定流动
第1章流体力学基础部分
∵ 液体在静止状态下不呈现粘性
∴ 内部不存在切向剪应力而只有法向应力 (2)各向压力相等
∵ 有一向压力不等,液体就会流动
∴ 各向压力必须相等
1.2.2 静止液体中的压力分布
1、液体静力学基本方程式
质量力(重力、惯性力)作用于液体的所有质点 作用于液体上的力
表面力(法向力、切向力、或其它物体或其它容器对液体、一部
赛氏秒SUS:
雷氏秒R:
美国用
英国用
巴氏度0B:
法国用
恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系: ν=(7.310E – 6.31/0E)×10-6
m2/s
三、液体的可压缩性
可压缩性: 液体受压力作用而发生体积缩小性质 1、液体的体积压缩系数(液体的压缩率) 定义:体积为V的液体,当压力增大△p时,体积减小△V, 则液体在单位压力变化下体积的相对变化量 公式:
工作介质: 传递运动和动力 液压油的任务 润滑剂: 润滑运动部件 冷却、去污、防锈
1、 对液压油的要求
(1)合适的粘度和良好的粘温特性;
(2)良好的润滑性;
(3)纯净度好,杂质少; (4)对系统所用金属及密封件材料有良好的相容性。 (5)对热、氧化水解都有良好稳定性,使用寿命长; (6)抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好,腐蚀性小; (7)比热和传热系数大,体积膨胀系数小,闪点和燃点高,流 动点和凝固点低。(凝点:油液完全失去其流动性的最高温度) (8)对人体无害,对环境污染小,成本低,价格便宜
υ=q/A
1.3.2 连续性方程--质量守恒定律在流体力学中的应用
1、连续性原理--理想液体在管道中恒定流动时,根据质 量守恒定律,液体在管道内既不能增多,也不能减少,因此 在单位时间内流入液体的质量应恒等于流出液体的质量。 2、连续性方程 ρ 1υ1A1=ρ 2υ2A2 若忽略液体可压缩性 ρ 1=ρ 则 υ1A1=υ2A2 或q=υA=常数
第一节 流体力学基础知识
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3.密度与容重的关系
GMgg
VV
4.密度和容重与压力、温度的关系
❖ 压力升高
流体的密度和容重增加;
❖ 温度升高
流体的密度和容重减小。
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(二)流体的粘滞性
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1. 流体粘滞性的概念
流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩
擦力(粘滞力)以反抗流体相对运动的性质。
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注意:自然界中都是非恒定流,工程中取为恒定流。
3、流线与迹线 (1)流线:同一时刻连续流体质点的流动方向线。 (2)迹线:同一质点在连续时间内的流动轨迹线。
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4、均匀流与非均匀流 (1)均匀流:流体运动时,流线是平行直线的流 动。 (2)非均匀流:流体运动时,流线不是平行直线 的流动。
化时,迫使主流脱离边壁而形成漩涡,流体质点间产 生剧烈的碰撞,所形成的阻力。
局部水头损失 ------为了克服局部阻力而消耗的单
-68KN/m2;68KN/m2
2、绝对压力为0.4个大气压,其真空度为(D )。
A.0.4个大气压
B.0.6个大气压
C.—0.4个大气压
D.—0.6个大气压
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练习
3、油的密度为800kg/m3,油处于静止状态,油面与大气接触,
则油面下0.5m处的表压强为 kPDa。
(A)0.8 ;(B)0.5;(C)0.4;(D)3.9
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作业
• 水在粗细不均匀的水平管中作稳定流动。已知截面S1处 的压强为110Pa,流速为0.2m/s,截面S2处的压强为5Pa, 求S2处的流速(内摩擦不计)。
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(二)实际气体总流的能量方程式
1流体力学基本知识
(kg/m3)
密度: 单位体积的质量称为流体的密度
(N/m3)
容重: 单位体积的重量称为流体的密度
二、流体的流动性和粘滞性
流体在运动状态时,由于流体各层的流速不同,就会在流层 粘滞性: 间产生阻滞相对运动和剪切变形的内摩擦力,称为粘滞力也 称粘滞性。
u ν0 = y h
作业:
1、名词解释: 压缩性、膨胀性、密度、容重、黏滞性、流体静压力的基本特性、流量。 压缩性、膨胀性、密度、容重、黏滞性、流体静压力的基本特性、流量。 2、写出流体的柏努利方程,并解释各部分意义。 写出流体的柏努利方程,并解释各部分意义。 3、如图判断压力的大小 4、判断图 中,A—A(a、b、c 、d),B—B,E—E是否为等压面,并说 判断图2中 是否为等压面, 明理由。 明理由。 5、如图3,液体1和液体3的密度相等,ρ1g=ρ3g=8.14 kN/m3,液体2的 如图3 液体1和液体3的密度相等, 1g=ρ = =ρ3g kN/m3,液体2 2g=133.3kN/m3。已知:h1=16cm,h2=8cm,h3=12cm。( 。(1 ρ2g=133.3kN/m3。已知:h1=16cm,h2=8cm,h3=12cm。(1)当 pB=68950Pa时,pA等于多少?(2)当pA=137900Pa时,且大气压力计 pB=68950Pa时 pA等于多少 等于多少? pA=137900Pa时 的读数为95976Pa时 点的表压力为多少? 的读数为95976Pa时,求B点的表压力为多少?
qv = ∫∫ v cos(v , x)dA
A
有效截面: 有效截面:
qv = ∫∫ vdA
A
3.平均流速: 3.平均流速:流经有效截 平均流速 面的体积流量除以有效截 面积而得到的商
第一章 流体力学基础ppt课件(共105张PPT)
原
力〔垂直于作用面,记为 ii〕和两个切向 应力〔又称为剪应力,平行于作用面,记为
理
ij,i j),例如图中与z轴垂直的面上受
到的应力为 zz〔法向)、 zx和 zy〔切
电 向),它们的矢量和为:
子
课
件 τ zzix zjy zkz
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主题
西
1.1 概述
安
交 • 3 作用在流体上的力
大 化
子 课 件
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主题
西
1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交
大 思索:若U形压差计安装在倾斜管路中,此时读数 R反
化 映了什么?
工 原
理 p1p2
p2
p1 z2
电 子
(0)gR(z2z1)g z1
课
R
件
A A’
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西 1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交 大
•
2.压差计
化 • (2〕双液柱压差计
p1
p2
工•
原•
理
电•
子•
课
件
又称微差压差计适用于压差较小的场合。
z1
1
z1
密度接近但不互溶的两种指示
液1和2 , 1略小于 2 ;
R
扩p 大1 室p 内2 径与2 U 管1 内g 径之R 比应大于10 。 2
图 1-8 双 液 柱 压 差 计
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安
交 大
•
1.压力计
化 • (2〕U形压力计
pa
工 • 设U形管中指示液液面高度差为RA,1 指• 示液
第一章主要公式
P-轴功率,KW;
3 ) 泵的安装高度
最大吸上真空高度,
H s max
=
pa − pv ρg
(1-37)
pv-被输送液体在输送温度下的饱和蒸汽压,Pa; 允许吸上真空高度 Hsp。
允许安装高度Zsp,
H sp < H s max
∑ Z sp
=
H sp
−
u
2 s
2g
−
h f (m)
(1-38) (1-39)
τ
=
k
⎜⎜⎝⎛
du dy
⎟⎟⎠⎞
n
,n>1
式中 k——稠度指数, n——流变指数。
k 和 n 的数值均由实验来确定。
1.1.15 气体输送原理与设备 1) 离心风机全压表达式,
HT
= (p2
−
p1
)
+
u
2 2
2
ρ
(1-43) (1-44)
(1-45)
式中, ( p2 − p1 )-静风压,Pa;
ρu
通常在泵的样本中查得的Hsp是根据大气压pa=10mH2O,水温为 20℃时得出的数值。若 操作条件和上述不符,则Hsp必须按下式进行校正。
H
' sp
=
H sp
− 10 + H a
+
pv − pv' ρg
(Байду номын сангаас-40)
式中 Ha——泵工作点的大气压,mH2O; pv——20℃下水的饱和蒸汽压,Pa; p'v——输送温度下水的饱和蒸汽压,Pa。
ρ—流体的密度,kg/m3; w—单位质量的流体所具有的功,J/kg; q—单位质量的流体所具有的热量,J/kg; h—单位质量的流体所具有的焓,J/kg。 式中以下标 1 表示的项为体系进口截面上流体的能量,下标 2 表示的项为体系出口截面 上流体的能量。 1.1.3 不可压缩理想流体的稳定流动与柏努利(Bernoulli)方程
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液压复习参考题注意:以下题目仅供参考,并非考试题目一、填空题1.液压系统中的压力取决于(负载),执行元件的运动速度取决于(流量)。
2.液压传动装置由(动力元件)、(执行元件)、(控制元件)和(辅助元件)四部分组成,其中(动力元件)和(执行元件)为能量转换装置。
3.液体在管道中存在两种流动状态,(层流)时粘性力起主导作用,(紊流)时惯性力起主导作用,液体的流动状态可用(雷诺数)来判断。
4.由于流体具有(粘性),液流在管道中流动需要损耗一部分能量,它由(沿程压力)损失和(局部压力)损失两部分组成。
5.通过固定平行平板缝隙的流量与(压力差)一次方成正比,与(缝隙值)的三次方成正比,这说明液压元件内的(间隙)的大小对其泄漏量的影响非常大。
6.变量泵是指(排量)可以改变的液压泵,常见的变量泵有( 单作用叶片泵)、( 径向柱塞泵)、( 轴向柱塞泵)其中(单作用叶片泵)和(径向柱塞泵)是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量,(轴向柱塞泵)是通过改变斜盘倾角来实现变量。
7.液压泵的实际流量比理论流量(小);而液压马达实际流量比理论流量(大)。
8.斜盘式轴向柱塞泵构成吸、压油密闭工作腔的三对运动摩擦副为(柱塞与缸体)、(缸体与配油盘)、(滑履与斜盘)。
9.外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是(吸油)腔,位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是(压油)腔。
10.为了消除齿轮泵的困油现象,通常在两侧盖板上开(卸荷槽),使闭死容积由大变少时与(压油)腔相通,闭死容积由小变大时与(吸油)腔相通。
11.齿轮泵产生泄漏的间隙为(端面)间隙和(径向)间隙,此外还存在(啮合)间隙,其中(端面)泄漏占总泄漏量的80%~85%。
12.双作用叶片泵的定子曲线由两段(大半径圆弧)、两段(小半径圆弧)及四段(过渡曲线)组成,吸、压油窗口位于(过渡曲线)段。
13.调节限压式变量叶片泵的压力调节螺钉,可以改变泵的压力流量特性曲线上(拐点压力)的大小,调节最大流量调节螺钉,可以改变(泵的最大流量)。
14.溢流阀为(进口)压力控制,阀口常(闭),先导阀弹簧腔的泄漏油与阀的出口相通。
定值减压阀为(出口)压力控制,阀口常(开),先导阀弹簧腔的泄漏油必须(单独引回油箱)。
15.调速阀是由(定差减压阀)和节流阀(串联)而成,旁通型调速阀是由(差压式溢流阀)和节流阀(并联)而成。
16.两个液压马达主轴刚性连接在一起组成双速换接回路,两马达串联时,其转速为(高速);两马达并联时,其转速为(低速),而输出转矩(增加)。
串联和并联两种情况下回路的输出功率(相同)。
17.在变量泵—变量马达调速回路中,为了在低速时有较大的输出转矩、在高速时能提供较大功率,往往在低速段,先将(马达排量)调至最大,用(变量泵)调速;在高速段,(泵排量)为最大,用(变量马达)调速。
18.顺序动作回路的功用在于使几个执行元件严格按预定顺序动作,按控制方式不同,分为(压力)控制和(行程)控制。
同步回路的功用是使相同尺寸的执行元件在运动上同步,同步运动分为(速度)同步和(位置)同步两大类。
19.在研究流动液体时,把假设既(无粘性)又(不可压缩)的液体称为理想流体。
20.液体流动时,液体中任意点处的压力、流速和密度都不随时间而变化,称为恒定流动。
21、压力控制阀按其用途不同,可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器四种基本形式,其符号各是。
22、液压系统利用液体的_压力能来传递动力。
23、在容积调速回路中,定量泵和变量马达式调速回路是恒功率调速回路。
24、在采用液控单向阀的双向锁紧回路中,为了保证执行元件的可靠锁紧,三位四通换向阀应采用H 型中位机能。
25、流量控制阀在系统中依靠改变阀口的通流面积来调节经过阀口的流量,以控制执行元件的运动速度;它分节流阀和调速阀两种,其符号分别是、。
26、调速回路主要有节流调速回路、容积调速回路、容积节流调速回路三种二、选择题1.流量连续性方程是(C )在流体力学中的表达形式,而伯努力方程是(A )在流体力学中的表达形式。
(A)能量守恒定律(B)动量定理(C)质量守恒定律(D)其他2.液体流经薄壁小孔的流量与孔口面积的(A )和小孔前后压力差的(B )成正比。
(A)一次方(B)1/2次方(C)二次方(D)三次方3.流经固定平行平板缝隙的流量与缝隙值的(D )和缝隙前后压力差的(A )成正比。
(A)一次方(B)1/2次方(C)二次方(D)三次方4.双作用叶片泵具有(AC )的结构特点;而单作用叶片泵具有(BD )的结构特点。
(A)作用在转子和定子上的液压径向力平衡(B)所有叶片的顶部和底部所受液压力平衡(C)不考虑叶片厚度,瞬时流量是均匀的(D)改变定子和转子之间的偏心可改变排量5.一水平放置的双伸出杆液压缸,采用三位四通电磁换向阀,要求阀处于中位时,液压泵卸荷,且液压缸浮动,其中位机能应选用(D );要求阀处于中位时,液压泵卸荷,且液压缸闭锁不动,其中位机能应选用(B )。
(A)O型(B)M型(C)Y型(D)H型6.有两个调整压力分别为5MPa和10MPa的溢流阀串联在液压泵的出口,泵的出口压力为(C );并联在液压泵的出口,泵的出口压力又为(A )。
(A)5MPa (B)10MPa (C)15MPa (D)20MPa7.在下面几种调速回路中,(BCD )中的溢流阀是安全阀,(A )中的溢流阀是稳压阀。
(A) 定量泵和调速阀的进油节流调速回路(B) 定量泵和旁通型调速阀的节流调速回路(C) 定量泵和节流阀的旁路节流调速回路(D) 定量泵和变量马达的闭式调速回路8.容积调速回路中,(B )的调速方式为恒转矩调节;(C )的调节为恒功率调节。
(A)变量泵—变量马达(B)变量泵—定量马达(C)定量泵—变量马达9.已知单活塞杠液压缸的活塞直径D为活塞直径d的两倍,差动连接的快进速度等于非差动连接前进速度的( D );差动连接的快进速度等于快退速度的(C )。
(A)1倍(B)2倍(C)3倍(D)4倍10.有两个调整压力分别为5MPa和10MPa的溢流阀串联在液压泵的出口,泵的出口压力为(C );有两个调整压力分别为5MPa和10MPa内控外泄式顺序阀串联在液泵的出口,泵的出口压力为(B )。
(A)5Mpa B)10MPa (C)15MPa11.用同样定量泵,节流阀,溢流阀和液压缸组成下列几种节流调速回路,(B )能够承受负值负载,(C )的速度刚性最差,而回路效率最高。
(A)进油节流调速回(B)回油节流调速回路(C)旁路节流调速回路12.为保证负载变化时,节流阀的前后压力差不变,是通过节流阀的流量基本不变,往往将节流阀与(B )串联组成调速阀,或将节流阀与( D )并联组成旁通型调速阀。
(A)减压阀(B)定差减压阀(C)溢流阀(D)差压式溢流阀13.在定量泵节流调速阀回路中,调速阀可以安放在回路的(ABC ),而旁通型调速回路只能安放在回路的( A )。
(A)进油路(B)回油路(C)旁油路14.液压缸的种类繁多,(BC )可作双作用液压缸,而(A )只能作单作用液压缸。
(A)柱塞缸(B)活塞缸(C)摆动缸15.下列液压马达中,(ABC )为高速马达,( D )为低速马达。
(A)齿轮马达(B)叶片马达(C)轴向柱塞马达(D)径向柱塞马达16.三位四通电液换向阀的液动滑阀为弹簧对中型,其先导电磁换向阀中位必须是(C )机能,而液动滑阀为液压对中型,其先导电磁换向阀中位必须是(D )机能。
(A)H型(B)M型(C)Y型(D)P型17.为保证锁紧迅速、准确,采用了双向液压锁的汽车起重机支腿油路的换向阀应选用(AC )中位机能;要求采用液控单向阀的压力机保压回路,在保压工况液压泵卸载,其换向阀应选用(AB )中位机能。
(A)H型(B)M型(C)Y型(D)D型18.液压泵单位时间内排出油液的体积称为泵的流量。
泵在额定转速和额定压力下的输出流量称为(C );在没有泄漏的情况下,根据泵的几何尺寸计算而得到的流量称为(B ),它等于排量和转速的乘积。
(A)实际流量(B)理论流量(C)额定流量19.在实验中或工业生产中,常把零压差下的流量(即负载为零时泵的流量)视为(B );有些液压泵在工作时,每一瞬间的流量各不相同,但在每转中按同一规律重复变化,这就是泵的流量脉动。
瞬时流量一般指的是瞬时(B )。
(A)实际流量(B)理论流量(C)额定流量20.当限压式变量泵工作压力p>p拐点时,随着负载压力上升,泵的输出流量(B );当恒功率变量泵工作压力p>p拐点时,随着负载压力上升,泵的输出流量(C )。
(A)增加(B)呈线性规律衰减(C)呈双曲线规律衰减(D)基本不变21.在减压回路中,减压阀调定压力为p j,溢流阀调定压力为p y,主油路暂不工作,二次回路的负载压力为p L。
若p y>p j>p L,减压阀进、出口压力关系为( D );若p y>p L>p j,减压阀进、出口压力关系为( A )。
(A)进口压力p1=p y ,出口压力p2=p j(B)进口压力p1=p y ,出口压力p2=p L(C)p1=p2=p j ,减压阀的进口压力、出口压力、调定压力基本相等(D)p1=p2=p L ,减压阀的进口压力、出口压力与负载压力基本相等22.当控制阀的开口一定,阀的进、出口压力差Δp<(3~5)ⅹ105Pa时,随着压力差Δp变小,通过节流阀的流量( B );通过调速阀的流量( B )。
(A)增加(B)减少(C)基本不变(D)无法判断23.当控制阀的开口一定,阀的进、出口压力相等时,通过节流阀的流量为(A);通过调速阀的流量为( A )。
(A)0 (B)某调定值(C)某变值(D)无法判断24.在调速阀旁路节流调速回路中,调速阀的节流开口一定,当负载从F1降到F2时,若考虑泵内泄漏变化因素时液压缸的运动速度v( A );若不考虑泵内泄漏变化的因素时,缸运动速度v可视为( C )。
(A)增加(B)减少(C)不变(D)无法判断25.在定量泵-变量马达的容积调速回路中,如果液压马达所驱动的负载转矩变小,若不考虑泄漏的影响,试判断马达转速( C );泵的输出功率( B )。
(A )增大 (B )减小 (C )基本不变 (D )无法判断三、名词解释1. 层流(粘性力起主导作用,液体质点受粘性的约束,不能随意运动,层次分明的流动状态。
)2. 紊流(惯性力起主导作用,高速流动时液体质点间的粘性不再约束质点,完全紊乱的流动状态。
)3. 沿程压力损失(液体在管中流动时因粘性摩擦而产生的损失。
)4. 局部压力损失(液体流经管道的弯头、接头、突然变化的截面以及阀口等处时,液体流速的大小和方向急剧发生变化,产生漩涡并出现强烈的紊动现象,由此造成的压力损失)5. 液压卡紧现象(当液体流经圆锥环形间隙时,若阀芯在阀体孔内出现偏心,阀芯可能受到一个液压侧向力的作用。