液体流体力学基础分析
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。
第二章 液体流体力学基础
l/d ≤ 0·5 0.5 < l/d ≤4
细长孔
2015年6月1日星期一
l/d > 4
2
1.薄壁小孔的流量计算
根据伯努利方程和连续性 方程可以推得通过薄壁小孔的 流量为：
薄壁小孔
式中：
Cq —流量系数，
当液体完全收缩（ d1／d ≥7 ）时，
Cq 0.61 ~ 0.62
当液体不完全收缩（d1 ／d ＜7 ）时，Cq 0.7 ~ 0.8 A—孔口通流截面的面积， 薄壁小孔因其沿程压力损失很小，其能量损失只涉及局部损失，因 此通过薄壁孔口的流量与粘度无关，即流量对油温的变化不敏感，因此
3）液压系统各元部件的连接处要密封可靠，严防空气侵入。
4）采用抗腐蚀能力强的金属材料，提高零件的机械强度，减小零 件表面粗糙度值。
2015年6月1日星期一
23
因气穴而对金属表面产生腐蚀的现象称为气蚀。 气蚀会严重损伤元件表面质量，大大缩短其使用寿命，因而必须 加以防范。
2015年6月1日星期一
22
3. 减小气穴的措施
在液压系统中，哪里压力低于空气分离压，那里就会产生气穴现 象。为了防止气穴现象的发生，最根本的一条是避免液压系统中 的压力过分降低。具体措施有： 1）减小阀孔口前后的压差，一般希望其压力比p1/p2＜3.5。 2）正确设计和使用液压泵站
薄壁小孔适合作节流元件。
2015年6月1日星期一 3
2.短孔的流量计算
短孔的流量公式与薄壁小孔相同，但流量系数不同。
一般可取 Cq
0.82
，短孔的工艺性好，通常用作固定节流器。
3.细长小孔的流量计算
液体流过细长孔时，由于液体内摩擦力的作用较突出，
一般为层流，流量公式可用前面推出的圆管层流的流量公 式，即
流体力学分析
流体力学分析流体力学是研究流体运动规律和性质的学科。
它在工程学、物理学和地球科学等领域具有广泛的应用。
本文将通过对流体力学的分析，讨论其基本原理、应用领域以及未来发展方向。
一、基本原理流体力学的研究对象是流体，包括液体和气体。
它的研究方法主要基于质量守恒、动量守恒和能量守恒的原理。
其中，质量守恒原理指的是流体在流动过程中质量不会发生净变化；动量守恒原理是指流体在受力作用下动量守恒；能量守恒原理是指流体在流动过程中总能量守恒。
二、应用领域1. 工程领域：流体力学在工程学中具有广泛的应用，如水力学、空气动力学、船舶流体力学等。
在建筑工程中，流体力学的应用可以帮助工程师设计和优化建筑物的结构以及减小气流和液流的阻力，提高建筑物的性能和安全。
此外，流体力学还应用于石油工程、化工工程、环境工程等领域，用于解决与流体流动相关的问题。
2. 物理学领域：流体力学在物理学研究中也扮演着重要角色，尤其是在研究高速流动、湍流以及物质传输等方面。
通过对流体的力学性质进行研究，可以帮助物理学家深入理解流体流动的规律和特性。
3. 地球科学领域：地球科学研究中的一些现象和过程也与流体力学有关。
例如，大气环流、地球内部流体运动等都需要用到流体力学的原理来进行分析和解释。
流体力学在地球科学领域的应用有助于我们对自然界中流体运动的了解，并为预测和防灾减灾提供依据。
三、未来发展方向随着科学技术的不断进步，流体力学也在不断发展。
未来，我们可以预见以下几个发展方向：1. 高精度计算模拟：随着计算机性能的不断提升，我们可以使用更精确的计算模拟方法对流体力学问题进行求解。
这将有助于提高流体力学模型的准确性和可靠性，为实际工程问题的解决提供更好的支持。
2. 新材料与纳米尺度流体力学：随着纳米科技的迅速发展，纳米尺度流体力学作为一个新的研究领域逐渐崭露头角。
未来，研究人员将继续深入探索纳米尺度下流体的特性和行为，进一步挖掘纳米流体力学的应用潜力。
流体力学基础知识概述
流体力学基础知识概述流体力学是研究流体运动及其力学性质的学科领域，它对于了解和分析自然界中的流体现象、工程设计和科学研究都具有重要的意义。
本文将对流体力学的基础知识进行概述，帮助读者对该领域有一个全面的了解。
一、流体的特性流体是一种连续变形的物质，其特性包括两个基本的属性：质量和体积。
质量是指流体的总重量，而体积则表示流体占据的空间。
流体还具有可压缩性和不可压缩性之分，可压缩流体如气体在受力时体积可变，不可压缩流体如液体则在受力时体积基本保持不变。
二、流体的力学性质1. 流体的静力学性质：静力学研究的是流体在静态平衡下的性质。
静力学方程描述了流体静力平衡的条件，在不同的情况下有不同的方程形式。
例如，对于不可压缩流体，静力平衡方程可以表示为斯托克斯定律。
2. 流体的动力学性质：动力学研究的是流体在运动状态下的性质。
根据流体的性质和流动条件，可以使用纳维-斯托克斯方程或欧拉方程来描述流体运动。
这些方程可以通过流体的质量守恒、动量守恒和能量守恒得到。
三、流体的流动类型根据流体的运动方式，流体力学将流动分为两种基本类型：层流和湍流。
层流是指流体以有序、平稳的方式流动，流线相互平行且不交叉；而湍流则是流体运动不规则、混乱的状态，流线交叉、旋转和变化。
层流和湍流的转变由雷诺数决定，雷诺数越大，流动越容易变为湍流。
雷诺数是流体力学中一个无量纲的参数，通过流体的密度、速度和长度等特性计算而来。
四、流体的流速分布流体在管道或河流等容器中的流速分布可以通过速度剖面来描述，速度剖面是指流体速度随离开管道中心轴距离的变化关系。
一般情况下，流体在靠近管道壁面处速度较小，在中心位置处速度较大。
速度剖面可用来研究流体流动的特性，例如通过计算剖面的斜率可以确定流体的平均速度。
此外，流体的速度分布还受到管道壁面的摩擦力和流体性质的影响。
五、流体的流量计算流量是指单位时间内通过某一横截面的流体体积，计算流体流量是流体力学中的一项重要任务。
流体力学基础知识
流体力学基础知识一、流体的物理性质1、流动性流体的流动性是流体的基本特征，它是在流体自身重力或外力作用下产生的。
这也是流体容易通过管道输送的原因2、可压缩性流体的体积大小会随它所受压力的变化而变化，作用在流体上的压力增加，流体的体积将缩小，这称为流体的可压缩性。
3、膨胀性流体的体积还会随温度的变化而变化，温度升高，则体积膨胀，这称为流体的膨胀性。
4、粘滞性粘滞性标志着流体流动时内摩擦阻力的大小，它用粘度来表示。
粘度越大，阻力越大，流动性越差。
气体的粘度随温度的升高而升高，液体的粘度随温度的升高而降低。
二、液体静力学知识1、液体静压力及其基本特性液体静压力是指作用在液体内部距液面某一深度的点的压力。
液体静压力有两个基本特性：①液体静压力的方向和其作用面相垂直，并指向作用面。
②液体内任一点的各个方向的静压力均相等。
2、液体静力学基本方程Ｐ＝Ｐa＋ρgｈ式中Pa----大气压力ρ-----液体密度上式说明：液体静压力的大小是随深度按线性变化的。
3、绝对压力、表压力和真空①绝对压力：是以绝对真空为零算起的。
用Pj表示。
②表压力（或称相对压力）：以大气压力Pa为零算起的。
用Pb表示。
③真空：绝对压力小于大气压力，即表压Pb为负值。
绝对压力、表压力、真空之间的关系为：Pj=Pa+Pb三、液体动力学知识1、基本概念①液体的运动要素：液体流动时，液体中每一点的压力和流速，反映了流体各点的运动情况。
因此，压力和流速是流体运动的基本要素。
②流量和平均流速：假定流体在流过断面时，其各点都具有相同的流速，在这个流速下所流过的流量与同一断面各点以实际流速流动时所流过的流量相当，这个流速称为平均流速，记作V。
单位时间内，通过与管内液流方向相垂直的断面的液体数量，称为流量。
流量可分为体积流量Qv和质量流量Qm。
Qv=V AQm=ρV A③稳定流和非稳定流：稳定流是指流体流速和压力不随时间的变化而变化的流动，反之则为非稳定流。
流体力学基础讲解
液体的粘性：液体体微团间因相对运 动而产生内摩擦力的性质。
注意： 液体流动时才会出现粘性；静止液体
不呈现粘性。
重要的概念：粘度！是对液体粘性大小的 度量；是选择液压油的主要指标。
流体传动
牛顿内摩擦力定律
y
流体力学基础 u0
dy
u du
u
h
y
0
x
液体粘性示意图
流体传动
流体力学基础
结论：实验测定表明，当液体流动时，相
绝对湿度：每一立方米的湿空气中所含水 蒸气的质量；通常用 表示，即
ms
V
；单位：kg/m3。
另外，也可用下式表示绝对湿度。
流体传动
流体力学基础
式中：
s
ps RsT
ms — 水蒸气的质量，单位为kg；
V — 湿空气的体积，单位为m3； s — 水蒸气的密度，单位为kg/ m3 ；
流体传动
流体力学基础
如前图所示，A 的表面上作用着 Fn 的 法向力和 Fτ 的切向力，则 A 上的平均
法向应力 pm 和切向应力 m 为：
pm
Fn A
;
m
Fτ A
当微小面积 A 趋于零，并对上述关系式 取极限时，则得到流体内某定点处的应力 为：
流体传动
流体力学基础
p lim Fn dFn ; A0 A dA
液体的含气量：液体中所含气体的体积百 分数。
注意：液体中的空气有混入和溶入两种。
问题：什么叫空气的混入和溶入？对液体 物理性质有什么影响？Βιβλιοθήκη 流体传动流体力学基础
当液体中混入了空气，则液体的动力粘度 可按式：B 0(1 0.015B) 计算。
流体力学基础流体的性质与流体力学原理
流体力学基础流体的性质与流体力学原理流体力学基础——流体的性质与流体力学原理流体力学是研究流体运动和流体力学基本原理的学科，广泛应用于航空、航海、能源、化工等领域。
本文将介绍流体的性质以及流体力学的基本原理。
一、流体的性质流体指的是气体和液体，在力学中被视为连续介质。
流体具有以下几个主要的性质：1. 可流动性：与固体不同，流体具有较低的粘性和内聚力，因此可以流动。
流体的流动性使其在工程领域中应用广泛，并且流体力学正是研究流体流动的力学学科。
2. 不可压性：对于液体来说，密度变化相对较小，一般可视为不可压缩的。
而对于气体来说，变化较大的压力会引起密度变化，所以流体力学中对气体流动的研究需要考虑密度的变化。
3. 流体静力学压力：流体静力学压力是由于流体自身重力或外力作用下的压力差异引起的。
流体中的每一点都承受来自其周围流体的压力。
4. 流体动力学压力：流体动力学压力是由于流体的动力作用引起的压力差异。
当流体以较高速度通过管道或物体时，流体动力学压力扮演着重要的角色。
二、流体力学原理流体力学原理是研究流体运动的基本规律，它由庞加莱提出的运动方程、贝努利定律、连续方程等组成。
以下将分别介绍这几个基本原理：1. 流体运动方程：流体运动方程描述了流体在空间中运动的规律。
流体运动方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
质量守恒方程指出质量在流体中不会凭空消失或产生；动量守恒方程描述了流体运动中受到的作用力和压力的关系；能量守恒方程则研究了流体在流动过程中的能量转化。
2. 贝努利定律：贝努利定律是流体力学中最为著名的定律之一。
它说明了在无粘度和定常状态下，流体在不同位置的速度、压力和高度之间存在着一种平衡关系。
贝努利定律在飞行器设计和管道流动等领域中有广泛的应用。
3. 材料导数：材料导数是流体力学中用来描述物质随时间变化的速率的重要概念。
对于流体来说，由于其非刚性的特性，物质随时间的变化需要通过材料导数来描述，它包括时间导数和空间导数。
第二章：液体流体力学
Fx 2 dFx 2 plr cos d 2 plr pAx
2 2
第一节：流体静力学基础
67-9
第二节 液体动力学基础
本节主要讨论液体的流动状态、运动规律及能量转换
等问题，具体地说主要有连续性方程、伯努利方程和动
量方程三个基本方程。这些都是液体动力学的基础及液 压传动中分析问题和设计计算的理论依据。 一、基本概念： 二、连续性方程：
第三节：液体流动时的压力损失
39-32
第三节：液体流动时的压力损失
39-33
二、沿程压力损失
液体在等径直管中流动时因粘性摩擦而产生的压力损
失，称为沿程压力损失。液体的流动状态不同，所产生
的沿程压力损失也有所不同。
第三节：液体流动时的压力损失
39-34
二、沿程压力损失
1、层流时的沿程压力损失
在管道内液体的层流压力损失分析： 1）取微圆柱体 2）液体压力与液体摩擦力受力平衡 3) 求得速度表达式 4）求得流量表达式
层流：液体质点互不干扰，液 体的流动呈线性或层状，且平 行于管道轴线。 紊流：液体质点的运动杂乱无 章，在沿管道流动时，除平行 于管道轴线的运动外，还存在 着剧烈的横向运动，液体质点 在流动中互相干扰。
第三节：液体流动时的压力损失
39-29
雷诺实验表明： 影响液体在圆形管道中的流动状态因素 管内的平均流速v； 管道的直径d； 液体的运动粘度ν 。 液体流动状态是由上述三个参数所确定雷诺 数Re，即：
理。
F p A
第一节：流体静力学基础
67-6
例：如图所示的两个相互连通的液压缸，已知大缸 内径D=100mm，小缸内径d=20mm，大活塞上放置的 物体所产生的重力为 F2 50000 N，试求在小活塞上 应施加多大的力 F1 才能使大活塞顶起重物。
流体力学理论基础
3.2.2 伯努利方程
3.3 流动阻力基本概念
流体旳平衡—流体静力学基础
3.1.1 平衡状态下流体中旳应力特征
1、流体静压力方向必然重叠于受力面旳内法向方向
n
A
c
b
B
P
a
2、平衡流体中任意点旳静压强只能由该点旳坐标位置
决定，而与该压强作用方向无关。
z
c
pn
dz py
px dy O dx b
a
pz
x
PyD g sin J x
PyD ghc AyD gyc sin AyD
gyc sin AyD g sin J x
根据面积二次力矩平行移轴定理
J x Jc yc2 A
yD
yC
JC yC A
常见图形旳几何特征量
常见截面旳惯性矩
y
z h
b
Jc
bh3 12
y
dz
Jc
d4
64
0
0'
p0=p=pa+ρgh0
h0=(p-pa) /ρg =(119.6-100)×103/(1000×9.81)=2.0m
3.1.5 均质流体作用在平面上旳液体总压力
p0
O
C点为平面壁旳形心，
a
hD
hc h dp P
y
yc
D点为总压力P旳作用点 取微元面积dA，设形
bα
yD
dA
心位于液面下列h深处
T
A hE
hc
HP
D
B 60
解：闸门形心
hc 1.5m
总压力
P hc A
98001.5 ( 3 1) sin 60
流体力学基础讲解PPT课件
05
流体流动的湍流与噪声
湍流的定义与特性
湍流定义
湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。 在湍流中，流体的各种物理参数，如速度、压力、温度等都 随时间与空间发生随机的变化。
湍流特性
湍流具有随机性、不规则性、非线性和非稳定性等特性。在 湍流中，流体的速度、方向和压力等都随时间和空间发生变 化，形成复杂的涡旋结构。
环境流体流动与环境保护
要点一
环境流体流动
环境中的流体流动对环境保护具有重要影响。例如，大气 中的气流会影响污染物的扩散和迁移，水流会影响水体中 的污染物迁移和沉积等。
要点二
环境保护
通过对环境中的流体流动进行研究和模拟，可以更好地了 解污染物扩散和迁移规律，为环境保护提供科学依据。同 时，通过合理规划和设计流体流动系统，可以有效降低污 染物对环境的影响，保护生态环境。
04
流体流动的能量转换
能量的定义与分类
总结词
能量是物体做功的能力，可以分为机械能、热能、电能等。在流体力学中，主要关注的是机械能中的 动能和势能。
详细描述
能量是物体做功的能力，它有多种表现形式，如机械能、热能、电能等。在流体力学中，我们主要关 注的是机械能，它包括动能和势能两种形式。动能是流体运动所具有的能量，与流体的速度和质量有 关；势能则是由于流体所处位置而具有的能量。
流体流动噪声
流体流动过程中产生的噪声主要包括 机械噪声和流体动力噪声。机械噪声 主要由机械振动和摩擦引起，而流体 动力噪声主要由湍流和流体动力振动 引起。
噪声控制
为了减小流体流动产生的噪声，研究 者们提出了各种噪声控制方法，如改 变管道结构、添加消音器和改变流体 动力特性等。这些方法可以有效降低 流体流动产生的噪声。
流体力学水力学知识点总结
流体力学水力学知识点总结一、流体力学基础知识1. 流体的定义：流体是一种具有流动性的物质，包括液体和气体。
流体的特点是没有固定的形状，能够顺应容器的形状而流动。
2. 流体的性质：流体具有压力、密度、粘性、浮力等基本性质。
这些性质对于流体的流动行为具有重要的影响。
3. 流体静力学：研究流体静止状态下的力学性质，包括压力分布、压力力和浮力等。
流体静力学奠定了流体力学的基础。
4. 流体动力学：研究流体在外力作用下的运动规律，包括速度场、流线、流量、动压、涡量等。
流体动力学研究的是流体的流动行为及其相关问题。
5. 流动方程：流体力学的基本方程包括连续方程、动量方程和能量方程。
这些方程描述了流体的运动规律，是解决流体力学问题的基础。
6. 流体模型：流体力学的研究对象是真实流体，但通常会采用模型来简化问题。
常见的模型包括理想流体模型、不可压缩流体模型等。
二、水力学基础知识1. 水的性质：水是一种重要的流体介质，具有密度大、粘性小、表面张力大等特点。
这些性质对于水力学问题具有重要影响。
2. 水流运动规律：水力学研究水的流动规律，包括静水压力分布、流速分布、流线形状等。
3. 基本水力学定律：包括质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。
这些定律是解决水力学问题的基础。
4. 水流的计算方法：水力学中常用的计算方法包括流速计算、水头损失计算、管道流量计算等，这些方法是解决水力学工程问题的重要手段。
5. 水力学工程应用：水力学在工程中具有广泛的应用，包括水利工程、水电站设计、城市供水排水系统等方面。
6. 液体静力学：水力学中涉及了静水压力、浮力、气压等液体静力学问题。
这些问题对水力工程设计和建设具有重要影响。
三、近年来的流体力学与水力学研究进展1. 流固耦合问题：近年来，液固耦合问题成为流体力学与水力学领域的重点研究方向。
在这个方向上的研究主要涉及流固耦合现象的模拟、流固耦合系统的动力学特性等方面。
2. 多相流动问题：多相流动是指不同相的流体在空间和时间上相互混合流动的现象。
液体流体力学中的流变学分析
液体流体力学中的流变学分析引言液体流体力学是研究液体在外界力作用下的运动规律和性质的学科。
而流变学则是液体流体力学中的一个重要分支，研究的是液体的变形行为和流动性质。
本文将对液体流体力学中的流变学进行分析和探讨。
流变学的基本概念和原理流变学的定义流变学是研究物质的流动特性及其与应力之间的关系的科学。
它研究的是物质在外界力的作用下的变形和流动行为。
流变学的基本物理量在流变学中，有一些基本的物理量用于描述物质的流动特性和变形行为。
其中包括：1.应力（Stress）：物质在受力作用下的单位面积内的力。
2.应变（Strain）：物质变形程度的度量，描述了物体的形状和尺寸的变化。
3.本构关系（Constitutive relation）：描述物质应力和应变之间的关系的方程式。
流变学的分类根据物质的流变特性和变形行为，流变学可以分为以下几类：1.弹性流变学：研究物质在小应力下的弹性变形行为。
2.非弹性流变学：研究物质在较大应力下的可逆性和不可逆性变形行为。
3.粘弹性流变学：研究物质同时具有弹性和粘性特性的变形行为。
4.塑性流变学：研究物质在较大应力下的塑性变形行为。
流变学实验与测试方法流变学实验和测试方法是研究流体力学中流变性质的重要手段。
以下是一些常见的流变学实验和测试方法：常规流变学实验常规流变学实验是最常用的流变学实验方法，主要包括以下几个步骤： 1. 准备样品：选择合适的测试样品，通常是液体或者胶状物质。
2. 测试装置准备：选择合适的流变仪器，如旋转型流变仪、剪切型流变仪等。
3. 测试参数设置：设置合适的测试参数，如剪切速率、压力等。
4. 实施实验：按照设定的测试参数对样品进行测试，记录实验数据。
5. 数据分析：根据实验数据进行流变性质分析，如绘制剪切应力-剪切速率曲线等。
动态流变学实验动态流变学实验是用于研究物质在动态条件下的流变行为的方法。
它可以研究物质的粘弹性和动态力学性质。
常见的动态流变学实验包括： 1. 动态剪切实验：通过在物质中施加周期性的剪切外力，研究物质的动态应变和应力响应。
第二章：液体流体力学
Re =
d Hυ
ν
4A 水力直径为 d H = x
39-23
二、沿程压力损失
液体在等径直管中流动时因粘性摩擦而产生的压力损 失，称为沿程压力损失。液体的流动状态不同，所产生 的沿程压力损失也有所不同。
l ρυ 2 层流和紊流的沿程阻力损失计算公式： ∆pλ = λ d 2
层流和紊流的沿程阻力系数的计算不相同。
v1 =
π
qV d2
=
π
1.5 × 10 −3
则 u1d 3.06 × 25 × 10 −3 Re = = = 1663 < 2320 −6 v 46 × 10 层流
4
(25 ×10 ) 4
−3 2
= 3.06m/s
39-27
沿程阻力系统
p2
所以液压泵吸油口处的真空度为
pa − p2 = ρgh +
2 ρv2
2
+ ρghw = ρgh +
2 ρv2
2
+ ∆p
真空度由三部分组成：油液提升高度所需压力，液体加速所需压 力和吸油管路的压力损失。
39-18
四、动量方程
动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用。用动 量方程来计算液流作用在固体壁面上的力比较方便。动 量定理指出：作用在物体上的合外力的大小等于物体在 力作用方向上的动量的变化率，即
39-2
1.液体的压力
液体单位面积上所受的法向力称为静压力。这一定义在物理学中 称为压强，但在液压传动中习惯称为压力,即
p = lim ∆F ∆A → 0 ∆A
F p= A
静止液体的压力有如下特性： 1）液体的压力沿着内法线方向作用于承压面。 2）静止液体内任一点的压力在各个方向上都相等。
工程流体力学中的液体受力分析
工程流体力学中的液体受力分析工程流体力学是研究流体在各种工程系统中的力学行为的学科。
液体是流体力学研究的主要对象之一，液体受力分析是工程流体力学中的重要内容。
液体受力分析通过研究液体的受力机制，可以帮助我们理解液体在不同工程系统中的行为，并为工程设计提供依据。
本文将深入探讨液体受力分析的相关内容。
首先，液体受力分析的基础是流体静力学。
在静力学中，我们研究不可压缩流体在静止状态下的力学行为。
液体受力分析的首要任务是确定液体所受的压力力和重力力。
液体受力分析通常涉及到用到的两个基本公式：静力平衡方程和亥姆霍兹自由能方程。
静力平衡方程描述了液体处于平衡状态时各个位置的受力平衡条件。
根据静力平衡方程，液体内部的压力在各个方向上都是均匀的，且沿任意曲线方向的压力的变化率与液体的密度以及加速度大小成正比。
这个方程对于液体的受力分析起到了重要的作用。
亥姆霍兹自由能方程是对液体受力分析的另一个重要工具。
亥姆霍兹自由能方程描述了液体在稳态条件下的能量守恒规律。
根据亥姆霍兹自由能方程，液体的总能量等于机械能、热能和化学能之和。
液体受力分析需要通过这个方程来分析液体在不同工程系统中的能量变化和能量转换过程。
液体受力分析在很多工程应用中都有广泛的应用。
例如，在水坝工程中，液体受力分析可以帮助工程师确定水坝的稳定性和抗风浪能力，为水坝的设计提供科学依据。
又如，在管道系统设计中，液体受力分析可以帮助工程师确定管道中液体的流动速度和压力分布，提高管道系统的运行效率和安全性。
液体受力分析还可以应用于水力发电站、河流和海洋结构工程、水泵和风扇系统等领域。
在这些工程中，液体受力分析可以帮助工程师确定液体的流动特性、阻力、压力分布和能量损失等，从而优化系统设计。
总而言之，液体受力分析是工程流体力学中的重要内容，通过研究液体的受力机制，可以帮助我们理解液体在不同工程系统中的行为，并为工程设计提供依据。
液体受力分析的基础是流体静力学，主要包括静力平衡方程和亥姆霍兹自由能方程。
大学物理流体力学基础知识点梳理
大学物理流体力学基础知识点梳理一、流体的基本概念流体是指能够流动的物质，包括液体和气体。
与固体相比，流体具有易变形、易流动的特点。
流体的主要物理性质包括密度、压强和黏性。
密度是指单位体积流体的质量，用ρ表示。
对于均质流体，密度等于质量除以体积；对于非均质流体，密度是空间位置的函数。
压强是指流体单位面积上所受的压力，通常用 p 表示。
在静止流体中，压强的大小只与深度和流体的密度有关，遵循着著名的帕斯卡定律。
黏性是流体内部抵抗相对运动的一种性质。
黏性的存在使得流体在流动时会产生内摩擦力，阻碍流体的流动。
二、流体静力学流体静力学主要研究静止流体的力学规律。
（一）静止流体中的压强分布在静止的均质流体中，压强随深度呈线性增加，其关系式为 p ＝p₀＋ρgh，其中 p₀为液面处的压强，h 为深度，g 为重力加速度。
（二）浮力定律当物体浸没在流体中时，会受到向上的浮力。
浮力的大小等于物体排开流体的重量，即 F 浮＝ρgV 排，这就是阿基米德原理。
三、流体动力学（一）连续性方程连续性方程是描述流体在流动过程中质量守恒的定律。
对于不可压缩流体，在稳定流动时，通过管道各截面的质量流量相等，即ρv₁A₁＝ρv₂A₂，其中 v 表示流速，A 表示横截面积。
（二）伯努利方程伯努利方程反映了流体在流动过程中能量守恒的关系。
其表达式为p ＋1/2ρv² ＋ρgh ＝常量。
即在同一流线上，压强、动能和势能之和保持不变。
伯努利方程有着广泛的应用。
例如，在喷雾器中，通过减小管径增加流速，从而降低压强，使得液体被吸上来并雾化；在飞机机翼的设计中，利用上下表面流速的差异产生压强差，从而提供升力。
四、黏性流体的流动（一）层流与湍流当流体流速较小时，流体呈现出有规则的层状流动，称为层流；当流速超过一定值时，流体的流动变得紊乱无序，称为湍流。
（二）黏性流体的流动阻力黏性流体在管道中流动时会受到阻力。
阻力的大小与流体的黏度、流速、管道的长度和直径等因素有关。
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
流体力学中的流体与液体的性能分析
流体力学中的流体与液体的性能分析流体力学是研究流体在运动中的行为和力学性质的学科。
在流体力学中，流体和液体是两个重要的概念。
本文将对流体与液体的性能进行分析，以便更好地理解它们在流体力学中的作用和特性。
一、流体的定义和性质流体是指物质的一种状态，具有流动性和变形性。
相对于固体而言，流体没有固定的形状和体积，可以自由地流动和变形。
流体包括气体和液体两种形式。
在流体力学中研究流体时，我们常常关注以下性能和特性。
1.1 流体的密度流体的密度是指单位体积内所含物质的质量。
一般用符号ρ表示。
不同的流体由于其组成和温度等条件的差异，其密度也会不同。
密度决定了流体的质量和体积之间的关系。
1.2 流体的粘度流体的粘度是指流体内部分子之间相互黏附和阻碍流动的特性。
粘度越大，流体越难流动；粘度越小，流体越容易流动。
粘度决定了流体的黏稠程度和内摩擦力的大小。
1.3 流体的压力流体的压力是指流体分子对容器壁或物体表面单位面积所施加的力。
根据流体的性质和状态不同，压力也会有所不同。
压力是导致流体流动的驱动力，也是流体力学中重要的物理量。
二、液体的定义和性质液体是一种具有固定体积但没有固定形状的物质状态。
相对于气体而言，液体具有相对较高的粘度和较低的可压缩性。
在流体力学中，液体是研究的重要对象之一。
液体具有以下特性和性能。
2.1 表面张力液体的表面张力是液体表面上分子之间的相互作用力。
表面张力使得液体在自由表面上形成具有弹性的薄膜，并使得液体的表面呈现出平滑而凹凸不平的现象。
表面张力对于液体的流动和性能有着重要影响。
2.2 液体静力学特性液体的静力学特性包括压强、压力和密度等。
液体中的分子由于受到重力和压强的作用，会形成不同的静水压力分布。
液体静力学特性对于液体在静止和施加力的情况下的行为有着重要的影响。
2.3 流体的速度分布和压强分布液体在流动过程中，其速度和压强会随着位置和时间的变化而变化。
通过对液体中速度和压强的分布进行分析，可以了解液体流动的规律和特性。
液体流体力学基础
液体流体力学基础----4f449400-7161-11ec-a880-7cb59b590d7d 液压流体力学基础液压传动与液体一起工作教学要求重点难点重点难点本章目录本章目录因此，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是非常必要的。
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。
返回本章的上一页和下一页�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返回本章的上一页和下一页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液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返回本章的上一页和下一页第一节液体的物理性质•流体的密度和重力•液体的压缩性•液体的粘度和粘度•液压油的要求•液压油的类型和选择•液压油的污染和控制返回本章返回本节上一页下一页流体的密度和重力m液体的密度：ρ=v液压油的密度约为900kg/m3g液体的重度：γ=v液压油的重力为8800n/m3。
重力和密度之间的关系：上一页下一页液体的可压缩性液体的弹性模量k∆P−∆f/a−∆主键=−==∆v/v∆洛杉矶/洛杉矶∆信用证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'=(1.4-2.0)x109pa返回本章返回上一页本节下一页液体的粘性和粘度当液体在外力作用下流动时，液体分子之间的内聚力（内耗）会阻碍其相对运动。
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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
• 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。
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
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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
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
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。
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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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（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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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；
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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（1）动力粘度
单ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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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ρ
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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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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
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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