第1章 液压流体力学基础a.ppt

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连续性方程例题
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能量方程（伯努利方程）
能量方程（伯努利方程）
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u3dA

A
v3 A
紊流时取 1
层流时取 2
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能量损失也用平均能 量损耗来处理
hw
qhwdq q
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文丘里流量计，或称文氏管流量计
文丘里流量计是一种节 流式流量计，使用时将 测速管径先做成逐渐缩 小而后又做成逐渐扩大， 以减小流体流过时的机 械能损失。
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（三）通流截面、流量和平均流速
通流截面---流束中所有 流线正交的截面，即与
流体流动方向垂直的横 截面，也叫过流断面。
流量---单位时间内流过 某通流截面的液体体积 称为流量。

q=V/t
平均流速
q AudA

q AudA vA

v=q/A
关于平均流速：由 于液体具有粘性，过 流断面上各点液体的 速度不尽相同。所以， 通常以过流断面上的 平均流速来代替实际 流速。
流束：如果通过某截面A上所 有各点画出流线，这些流线 的集合构成流束。
流束的特性：
稳定流动时，流束的形状不 随时间改变；
流体质点不能穿过流束表面 流入或流出；
流束是一个物理概念，具有 一定的质量和能量；
微小流束：通流截面无限小 时的流束为微小流束，由于 微小流束的横断面很小，所 以在此截面上各点的运动参 数可视为相同。
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液体在外力作用下流动时，分子间内聚 力的存在使其流动受到牵制，从而沿其 界面产生内摩擦力，这一特性称为液体 的粘性
Ff 内摩擦力 A 液层接触面积
层间切 应力
静止液体不呈现粘性
又称条件粘度。
粘度随温度变化越小，其粘温特性越好。
国产液压油粘度温度曲线
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第二节
一 静压力及其特性
气体流速比较低(v<5m/s)时，气体和液 体的这三个基本方程完全相同
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一 基本概念
（一）理想流体 恒定流动和一维流动 理想流体---既无粘性又不可压缩的液体称为理想流体。
实际流体——既有粘性又可压缩的液体称为实际流体。
恒定流动---液体流动时，如液体中任何一点的压力、速 度和密度等运动参数都不随时间而变化，则称之为恒 定流动，也称定常流动。
量完全一致。
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（二）流线、流管和流束
流线---是某一瞬时液流 中一条条标志其质点运 动状态的曲线，在流线 上各点处的瞬时液流方 向与该点的切线方向重 合。
对于恒定流动，流线形 状不随时间变化。
流线不能相交，也不能 转折，它是一条条光滑 的曲线
流管---流线组成的表面 称为流管。
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真空度=大气压力-绝对压力
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静压力对固体壁面的作用力
平面时F pA 曲面时Fx pAx
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思考题
1．压力有哪几种表示方法？液压系统的压力 与外负载有什么关系? 表压力是指什么压力?
答：
（1）压力有两种表示方法：绝对压力和相对压力。 （2）液压系统的压力与外负载的关系是：外负载
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• 防锈。防止液压元件所用各种金属的锈蚀。
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工作介质的种类
难燃液压油
含ห้องสมุดไป่ตู้液压液
水—乙二醇液
合成液压液
磷酸酯液
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几种国产液压油的质量指标
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一般的液压油的密度
900 kg / m3
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液体的可压缩性
液体因所受压力增高而发生体积缩小的性质称为 可压缩性。若压力为p0时液体的体积为V0 ,当压力 增加p, 液体的体积减小V，则液体在单位压力 变换下的体积相对变化量为
越大，液压系统的压力就越高；反之，外负载越小， 液压系统的压力就越低。 （3）表压力是指相对压力。
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例1-2
p p0 gh (106 9009.8 0.5)N / m2
1.0044106 N /ｍ２ １06 pa 1Mpa
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第三节 流体运动学和流体动力学
流体的连续性方程、能量方程和动量方 程是流体运动学和流体动力学的三个基 本方程。
第1章 液压流体力学基础
1.1 工作介质 1.2 流体静力学 1.3 流体运动学和动力学方程 1.4 管道流动 1.5 孔口流动 1.6 瞬变流动
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第一节 工作介质
一.液压传动介质 提出的要求
可压缩性 粘性 润滑性 安定性 防锈 和抗腐蚀性 抗泡沫性 抗乳化性 洁 净性 相容性 阻燃性
非恒定流动---只要压力、速度或密度中有一个参数随时 间变化，则为非恒定流动，也称非定常流动。
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研究静态时---可认为液体作恒定流动 研究动态时---必须按非恒定流动 一维流动---当液体整个作线性流动时。 二维或三维流动---当液体作平面或空间流
动时。 一维流动要求液体截面上各点处的速度矢
静止液体在单位面积上所受的法向力称 为静压力
液体静压力有两个重要特性
液体静压力，其方向和该面的内法线方向一 致。这是由于液体质点间的内聚力很小，不 能受拉只能受压。
静止液体内任一点所受的压力在各个方向上 都相等。
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静压力基本方程的物理意义
z
p p0 gh p0 g(z0 z)
文氏管流量计优点：
能量损失小，压头损失约 为测得压头的10％
文氏管流量计缺点：
各部分尺寸都有严格要求， 加工需要精细，因而造价 较高。
p0 h
p
g

z

p0
g

z0

const
z0
z
p 压力能，压力水头
g
z 位能，位置水头
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物理意义
静止液体内任何一点具有压力能和 位能两种能量形式，且其总和保持 不变。即能量守恒。但两种能量可 以互相转换。
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帕斯卡定律－－静压传递原理 p1 p2
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绝对压力、相对压力和真空度之间的关系
k 1 V p V0
k 液体的压缩率
体积压缩率k的倒数，称为液体体积弹性模量
K

1 k


p V
V0
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液体的可压缩性
一般情况下，工作介质的可压缩性对液 压系统性能影响不大，但在高压下或研 究系统动态性能及计算远距离操纵的液 压机构时，则必须予以考虑。
温度升高 K值（液体体积模量）减小 压力升高K值（液体体积模量）增大