液体流体力学基础分析
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教学要求 重点难点
本章目录
液压传动是以液体作为工作 介质进行能量传递的，因此，了 解液体的物理性质，掌握液体在 静止和运动过程中的基本力学规 律，对于正确理解液压传动的基 本原理，合理设计和使用液压系 统都非常必要。
湖南农业大学工学院
机械制造教研室
教学要求
液压传动是以液体作为工作介质进行能量 的传递。 1、了解液体的物理性质，静压特性、方程、传 递规律，掌握液体在静止和运动过程中的基本 力学规律，掌握静力学基本方程、压力表达式 和结论 ； 2、了解流动液体特性、传递规律，掌握动力学 三大方程、流量和结论； 3、了解流量公式、特点、两种现象产生原因， 掌握薄壁孔流量公式及通用方程、两种现象的 危害及消除。
湖南农业大学工学院
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6.31 三种粘度之间的关系 7.31 E o E
o
几点说明
影响粘度的因素
温度、压力
0 (1 t ) p (1 0.003p)
t 0
粘度随着温度升高而显著下降（粘温特性） 粘度随压力升高而变大（粘压特性）
（4）调和油的粘度
湖南农业大学工学院
机械制造教研室
三、液体的粘性和粘度
1.液体的粘性
液体在外力作用下流动时， 液体分子间的内聚力（内摩 擦力）阻碍其相对运动的性 质。
内摩擦力 内摩擦应力
du Ff μA dy
du dy
机械制造教研室
湖南农业大学工学院
三、液体的粘性和粘度
2.液体的粘度
度量液体粘性大小的物理量
机械制造教研室
（3）相对粘度
雷氏粘度R——英国、欧洲 赛氏粘度SSU——美国 恩氏粘度 oE ——俄国、德国、中国
t oE 1
t2
单位：无量纲
200ml 温度为T的被测液体,流经恩氏粘度计小
孔（φ2.8mm）所用时间t1，与同体积20℃的蒸
馏水通过小孔所用时间t2之比。
湖南农业大学工学院 机械制造教研室
（1）动力粘度
单位速度梯度上的内摩擦力; 是表征液体粘性的内摩擦系数 。
μ=
τ
du / dy
单位： Pa·s
（2）运动粘度
ν=
μ
动力粘度与密度之比值，没有 明确的物理意义,但是工程实际 单位：m2/s, cSt 2 中常用的物理量。 1m /s =10 6 cSt
湖南农业大学工学院 机械制造教研室
பைடு நூலகம்
ρ
污染的控制
湖南农业大学工学院
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第二节 液体静力学基础
压力的概念 压力的分布 压力的表示 压力的传递
压力的计算
湖南农业大学工学院
机械制造教研室
一、压力的概念
静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。
p lim
A0
F （ΔA→0） A
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。
G V
液压油的重度为8800N/m3
重度与密度的关系
g
机械制造教研室
湖南农业大学工学院
二、液体的可压缩性
液体的弹性模量K
p F / A p K V / V lA / lA l / l
液体产生单位体积相对压缩量所需的压力增量 液压油弹性模量为K=(1.4~2.0)X109Pa 等效（常用）弹性模量为K'=(0.7~1.4)X109Pa
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液体静压力的特性： 1）液体静压力垂直于 承压面，方向为该面内 法线方向。 2）液体内任一点所受 的静压力在各个方向上 都相等。
机械制造教研室
二、压力的分布
( pA po A ghA) 静压力基本方程式：如下图 得： p p0 gh 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；
0 0 0 0 a E 1 b E 2 c ( E 1 E 2) 0 E ~~~~ ( E1 E 2) 100 由a%0E1和b%0E 2掺配后组成（ a b)%0E新油
湖南农业大学工学院
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四、液压油的类型与选用
1.对液压油液的要求
• 粘温特性好
• 有良好的润滑性 • 成分要纯净 • 有良好的化学稳定性 • 抗泡沫性和抗乳化性好
三、液体的粘性和粘度
对同一种介质，其运动粘度新旧牌号对比如下表所示： 新 N7 N10 N15 N20 N32 N46 N65 N100 N150 旧 5 7 10 15 20 30 40 60 80
一般地，同一种介质比较大小时常用运动粘度,不
是同一种介质比较大小时一般用动力粘度。
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湖南农业大学工学院 机械制造教研室
重点难点
• 液压油的粘性和粘度
• 粘温特性
• 静压特性
• 压力形成
• 静力学基本方程
• 流量与流速的关系，三大方程的 形式及物理意义
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本章目录
第一节 液体的物理性质 第二节 流体静力学基础 第三节 流体动力学基础 第四节 液体流动时的压力损失 第五节 液体流经小孔和缝隙的流量 第六节 液压冲击和空穴现象
湖南农业大学工学院 机械制造教研室
第一节 液体的物理性质
主要内容： •流体的密度和重度
•液体的可压缩性
•液体的粘性和粘度 •液压油的要求
•液压油的类型和选用
•液压油的污染和控制
湖南农业大学工学院 机械制造教研室
一、流体的密度和重度
液体的密度
M V
液压油的密度为900kg/m3
液体的重度
机械制造教研室
液压油的类型
湖南农业大学工学院
机械制造教研室
液压油的类型
湖南农业大学工学院
机械制造教研室
五、液压油的污染及控制
液压油污染的危害
造成系统故障 降低元件寿命 使液压油变质 影响工作性能
系统残留物 外界侵入物 内部生成物 彻底清洗系统 保持系统清洁 定期清除污物 定期换油
液压油的污染源
• 材料相容性好
• 无毒，价格便宜
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机械制造教研室
四、液压油的类型与选用
2.液压油的类型 •石油型液压油 •合成型液压油 •乳化型液压油
（参见下页两个表）
3.液压油的选用 •合适的类型（油型） •适当的粘度（油号） 环境因素 运动性能 设备种类
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液压系统的工作压力—压力高， 要选择粘度较大的液压油液 环境温度—温度高，选用粘度 较大的液压油。 运动速度—速度高，选用粘度 较低的液压油。 液压泵的类型—各类泵适用的 粘度范围见教材中表2-3。
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液压传动是以液体作为工作 介质进行能量传递的，因此，了 解液体的物理性质，掌握液体在 静止和运动过程中的基本力学规 律，对于正确理解液压传动的基 本原理，合理设计和使用液压系 统都非常必要。
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教学要求
液压传动是以液体作为工作介质进行能量 的传递。 1、了解液体的物理性质，静压特性、方程、传 递规律，掌握液体在静止和运动过程中的基本 力学规律，掌握静力学基本方程、压力表达式 和结论 ； 2、了解流动液体特性、传递规律，掌握动力学 三大方程、流量和结论； 3、了解流量公式、特点、两种现象产生原因， 掌握薄壁孔流量公式及通用方程、两种现象的 危害及消除。
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6.31 三种粘度之间的关系 7.31 E o E
o
几点说明
影响粘度的因素
温度、压力
0 (1 t ) p (1 0.003p)
t 0
粘度随着温度升高而显著下降（粘温特性） 粘度随压力升高而变大（粘压特性）
（4）调和油的粘度
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三、液体的粘性和粘度
1.液体的粘性
液体在外力作用下流动时， 液体分子间的内聚力（内摩 擦力）阻碍其相对运动的性 质。
内摩擦力 内摩擦应力
du Ff μA dy
du dy
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三、液体的粘性和粘度
2.液体的粘度
度量液体粘性大小的物理量
机械制造教研室
（3）相对粘度
雷氏粘度R——英国、欧洲 赛氏粘度SSU——美国 恩氏粘度 oE ——俄国、德国、中国
t oE 1
t2
单位：无量纲
200ml 温度为T的被测液体,流经恩氏粘度计小
孔（φ2.8mm）所用时间t1，与同体积20℃的蒸
馏水通过小孔所用时间t2之比。
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（1）动力粘度
单位速度梯度上的内摩擦力; 是表征液体粘性的内摩擦系数 。
μ=
τ
du / dy
单位： Pa·s
（2）运动粘度
ν=
μ
动力粘度与密度之比值，没有 明确的物理意义,但是工程实际 单位：m2/s, cSt 2 中常用的物理量。 1m /s =10 6 cSt
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பைடு நூலகம்
ρ
污染的控制
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第二节 液体静力学基础
压力的概念 压力的分布 压力的表示 压力的传递
压力的计算
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一、压力的概念
静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。
p lim
A0
F （ΔA→0） A
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。
G V
液压油的重度为8800N/m3
重度与密度的关系
g
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二、液体的可压缩性
液体的弹性模量K
p F / A p K V / V lA / lA l / l
液体产生单位体积相对压缩量所需的压力增量 液压油弹性模量为K=(1.4~2.0)X109Pa 等效（常用）弹性模量为K'=(0.7~1.4)X109Pa
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液体静压力的特性： 1）液体静压力垂直于 承压面，方向为该面内 法线方向。 2）液体内任一点所受 的静压力在各个方向上 都相等。
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二、压力的分布
( pA po A ghA) 静压力基本方程式：如下图 得： p p0 gh 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；
0 0 0 0 a E 1 b E 2 c ( E 1 E 2) 0 E ~~~~ ( E1 E 2) 100 由a%0E1和b%0E 2掺配后组成（ a b)%0E新油
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四、液压油的类型与选用
1.对液压油液的要求
• 粘温特性好
• 有良好的润滑性 • 成分要纯净 • 有良好的化学稳定性 • 抗泡沫性和抗乳化性好
三、液体的粘性和粘度
对同一种介质，其运动粘度新旧牌号对比如下表所示： 新 N7 N10 N15 N20 N32 N46 N65 N100 N150 旧 5 7 10 15 20 30 40 60 80
一般地，同一种介质比较大小时常用运动粘度,不
是同一种介质比较大小时一般用动力粘度。
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重点难点
• 液压油的粘性和粘度
• 粘温特性
• 静压特性
• 压力形成
• 静力学基本方程
• 流量与流速的关系，三大方程的 形式及物理意义
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本章目录
第一节 液体的物理性质 第二节 流体静力学基础 第三节 流体动力学基础 第四节 液体流动时的压力损失 第五节 液体流经小孔和缝隙的流量 第六节 液压冲击和空穴现象
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第一节 液体的物理性质
主要内容： •流体的密度和重度
•液体的可压缩性
•液体的粘性和粘度 •液压油的要求
•液压油的类型和选用
•液压油的污染和控制
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一、流体的密度和重度
液体的密度
M V
液压油的密度为900kg/m3
液体的重度
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液压油的类型
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液压油的类型
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五、液压油的污染及控制
液压油污染的危害
造成系统故障 降低元件寿命 使液压油变质 影响工作性能
系统残留物 外界侵入物 内部生成物 彻底清洗系统 保持系统清洁 定期清除污物 定期换油
液压油的污染源
• 材料相容性好
• 无毒，价格便宜
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四、液压油的类型与选用
2.液压油的类型 •石油型液压油 •合成型液压油 •乳化型液压油
（参见下页两个表）
3.液压油的选用 •合适的类型（油型） •适当的粘度（油号） 环境因素 运动性能 设备种类
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液压系统的工作压力—压力高， 要选择粘度较大的液压油液 环境温度—温度高，选用粘度 较大的液压油。 运动速度—速度高，选用粘度 较低的液压油。 液压泵的类型—各类泵适用的 粘度范围见教材中表2-3。