第三章液压油与液压流体力学基础PPT讲稿.ppt
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1、第三章液压油与液压流体力学基础第1页,共48页,编辑于2022年,星期二二、重力作用下静止液体中的压力分布第2页,共48页,编辑于2022年,星期二重力作用下的静止液体,其压力分布有如下特征:静止液体内任一点处的压力都由两部分组成:一部分是液面上的压力po,另一部分是该点以上液体自重所形成的压力,即g与该点离液面深度h的乘积。当液面上只受大气压力pa作用时,则液体内任一点处的压力为:第3页,共48页,编辑于2022年,星期二静止液体内的压力随液体深度变化呈直线规律分布。离液面深度相同的各点组成了等压面,此等压面为一水平面。三、压力的表示方法和单位根据度量基准的不同,液体压力分为绝对压力和相对压
2、力两种。如果液体中某点的绝对压力小于大气压力,这时,比大气压力小的那部分数值叫做真空度。第4页,共48页,编辑于2022年,星期二绝对压力=大气压力+相对压力真空度=大气压力-绝对压力压力的常用单位为Pa(帕,N/)、MPa(兆帕,N/),bar(巴)常用压力单位之间的换算关系为:1MPa=106 Pa,1bar=105 Pa。第5页,共48页,编辑于2022年,星期二四、静止液体内压力的传递在密闭容器内,施加于静止液体的压力将以等值传递到液体各点,这就是帕斯卡原理,或称静压力传递原理。第6页,共48页,编辑于2022年,星期二可见,液体内的压力是由外界负载作用所形成的,即系统的压力大小取决于
3、负载。五、液体对固体壁面的作用力dFx=dFcos=pdAcos=plrcosd曲面在某一方向上所受的液压力,等于曲面在该方向的投影面积和液曲面在某一方向上所受的液压力,等于曲面在该方向的投影面积和液曲面在某一方向上所受的液压力,等于曲面在该方向的投影面积和液曲面在某一方向上所受的液压力,等于曲面在该方向的投影面积和液体压力的乘积。体压力的乘积。体压力的乘积。体压力的乘积。第7页,共48页,编辑于2022年,星期二3-2液体动力学基础本节主要讨论液体动力学的基本概念,三个基本方程连续性方程、伯努利方程和动量方程。一、基本概念1.理想液体、恒定流动、一维流动理想液体:一种假想的既无粘性又不可压缩
4、的液体。第8页,共48页,编辑于2022年,星期二恒定流动:液体流动时,液体中任一点处的压力、速度和密度等参数都不随时间而变化。(或称定常流动、非时变流动)反之,只要压力、速度或密度中有一个参数随时间变化,就称非恒定流动(或称非定常流动、时变流动)。一维流动:液体的流动参数仅仅是一个坐标的函数。第9页,共48页,编辑于2022年,星期二2.流线、流管、流束、通流截面流线是某一瞬间液流中一条条标志其质点运动状态的曲线,在流线上各点的瞬时液流方向与该点的切线方向重合第10页,共48页,编辑于2022年,星期二由于液流中每一点在每一瞬间只能有一个速度,因而流线既不能相交,也不能转折,它是一条条光滑的
5、曲线。在流场内作一条封闭曲线,过该曲线的所有流线所构成的管状表面称为流流管管,流管内所有流线的集合称为流流束束。根据流线不能相交的性质,流管内外的流线均不能穿越流管表面。垂直于流束的的截面称为通流截面通流截面(或过流断面),通流截面上各点的运动速度均与其垂直。因此,通流截面可能是平面,也可能是曲面。第11页,共48页,编辑于2022年,星期二通流面积无限小的流束称为微小流束微小流束。3.流量和平均流速单位时间内流过某一通流截面的液体体积称为流流量量。流量以q表示,单位为m/s或L/min。第12页,共48页,编辑于2022年,星期二当液流通过微小的通流截面dA时,液体在该截面上各点的速度u可以
6、认为是相等的,所以流过该微小断面的流量为dq=udA则流过整个过流断面A的流量为第13页,共48页,编辑于2022年,星期二4.层流、紊流、雷诺数液流是分层的,层与层之间互不干扰,液体的这种流动状态称为层流层流液流不分层,处于紊乱状态,称为紊流紊流 雷诺数雷诺数Re 第14页,共48页,编辑于2022年,星期二对通流截面相同的管道来说,若液流的雷诺数Re相同,它的流动状态就相同。液流由层流转变为紊流时的雷诺数和由紊流转变为层流时的雷诺数是不同的,后者的数值较前者小,所以一般都用后者作为判断液流状态的依据,称为临界雷诺数临界雷诺数,记作Rec。当液流的实际雷诺数Re小于临界雷诺数Rec时,为层流
7、;反之,为紊流。雷诺数的物理意义雷诺数的物理意义:雷诺数是液流的惯性力对粘性力的无因次比。当雷诺数较大时,液体的惯性力起主导作用,液体处于紊流状态;当雷诺数较小时,粘性力起主导作用,液体处于层流状态。第15页,共48页,编辑于2022年,星期二对于非圆截面的管道Re=4Rv/R为液体的水利半径,R=A/A通流截面的面积;湿周长度,即通流截面上与液体相接触的管壁周长。第16页,共48页,编辑于2022年,星期二二、连续性方程1v1A1=2v2A2 当忽略液体的可压缩性时,1=2,则得v1A1=v2A2或写成q=vA=常数这就是液流的连续性方程。在密闭管路内作恒定流动的理想液体,不管在密闭管路内作
8、恒定流动的理想液体,不管在密闭管路内作恒定流动的理想液体,不管在密闭管路内作恒定流动的理想液体,不管平均流速和通流截面沿流程怎样变化,流过平均流速和通流截面沿流程怎样变化,流过平均流速和通流截面沿流程怎样变化,流过平均流速和通流截面沿流程怎样变化,流过各个截面的流量是不变的。各个截面的流量是不变的。各个截面的流量是不变的。各个截面的流量是不变的。第17页,共48页,编辑于2022年,星期二三、伯努利方程1、理想液体微小流束的伯努利方程第18页,共48页,编辑于2022年,星期二外力对液体所作的功W=p1dA1ds1-p2dA2ds2=p1dA1 u 1 dt-p2dA2 u 2 dt由连续性方
9、程:dA1 u 1=dA2 u 2=dq代入得:W=dqdt(p1-p2)(2)液体机械能的变化动能的变化:Ek=dqdtu22/2-dqdt u12/2位能的变化:Ep=gdqdth2-gdqdth1机械能的变化:E=Ek+Ep第19页,共48页,编辑于2022年,星期二根据能量守恒定律:外力对液体所作的功,应等于其机械能的变化,即:E=W物理意义:在密闭管道内作恒定流动的理想液体,具有三种形式的能量。即压力能、动能和位能,它们之间可以相互转化,但在管道内任一处,单位重量的的液体所包含的这三种能量的总和是一定的。第20页,共48页,编辑于2022年,星期二2、实际液体总流的伯努利方程式中,h
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