液壓流體力學(xué)

1、編輯ppt第二章第二章 液壓流體力學(xué)液壓流體力學(xué) 液壓流體力學(xué)液壓流體力學(xué)屬工程流體力學(xué)范疇,應(yīng)用流體力學(xué)的理論結(jié)果研究液體在液壓系統(tǒng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)和平衡以及液體與液壓元件間的相互作用的規(guī)律。液體靜力學(xué)液體靜力學(xué) 研究液體在靜止?fàn)顟B(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用液體動(dòng)力學(xué)液體動(dòng)力學(xué) 研究液體流動(dòng)時(shí)流速和壓力的變化規(guī)律管道中液流的特性管道中液流的特性 用于計(jì)算液體在管路中流動(dòng)時(shí)的壓力損失孔口及縫隙的壓力流量特性孔口及縫隙的壓力流量特性 是分析節(jié)流調(diào)速回路性能和計(jì)算元件泄漏量的理論依據(jù) 液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象編輯ppt2-2 流體靜力學(xué)靜壓力及其特性靜壓力及其特性靜壓力基本方程式靜壓力基本方程式帕斯

2、卡原理帕斯卡原理靜壓力對(duì)固體壁面的作用力靜壓力對(duì)固體壁面的作用力壓力的表示方法壓力的表示方法編輯ppt靜壓力及其特性靜壓力及其特性液體的靜壓力液體的靜壓力u靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力。壓力。p p=lim=limFF/ /A A （AA00）u若在液體的面積若在液體的面積A A上所受的作用力上所受的作用力F F為均勻分為均勻分布時(shí)，靜壓力可表示為布時(shí)，靜壓力可表示為 p p = = F F / / A A u液體靜壓力在物理學(xué)上稱為壓強(qiáng)，工程實(shí)際液體靜壓力在物理學(xué)上稱為壓強(qiáng)，工程實(shí)際應(yīng)用中習(xí)慣稱為壓力。應(yīng)用中習(xí)慣稱為壓力。液體靜壓力的兩個(gè)特

3、性液體靜壓力的兩個(gè)特性u(píng) 液體靜壓力垂直于承壓面，方向?yàn)樵撁鎯?nèi)液體靜壓力垂直于承壓面，方向?yàn)樵撁鎯?nèi)法線方向。法線方向。u液體內(nèi)任一點(diǎn)所受的靜壓力在各個(gè)方向上都液體內(nèi)任一點(diǎn)所受的靜壓力在各個(gè)方向上都相等。相等。編輯ppt靜壓力基本方程式靜壓力基本方程式重力場(chǎng)中靜壓力基本方程式重力場(chǎng)中靜壓力基本方程式 p p= =p p0 0+ +ghgh 重力場(chǎng)中靜止液體壓力分布重力場(chǎng)中靜止液體壓力分布特征：特征：u壓力由兩部分組成：液面壓力壓力由兩部分組成：液面壓力p p0 0，自重形成的壓力，自重形成的壓力ghgh。u液體內(nèi)的壓力與液體深度成正比。液體內(nèi)的壓力與液體深度成正比。u離液面深度相同處各點(diǎn)的壓力相

4、等，壓力相等的所離液面深度相同處各點(diǎn)的壓力相等，壓力相等的所有點(diǎn)組成等壓面，重力作用下靜止液體的等壓面為有點(diǎn)組成等壓面，重力作用下靜止液體的等壓面為水平面。水平面。u靜止液體中任一質(zhì)點(diǎn)的總能量靜止液體中任一質(zhì)點(diǎn)的總能量 （p/gp/g）+h+h 保持不變，即能量守恒。保持不變，即能量守恒。編輯ppt2-2 流體靜力學(xué)壓力的表示方法（1）壓力單位 國(guó)際單位：帕（Pa=N/m2）、千帕（kPa）、兆帕（MPa） 工程單位: 公斤力/厘米2 (kgf.cm-2)、巴（bar）或工程大氣壓(atm) 1atm= 1 kgf.cm-2 =9.81X104 Pa 1bar=105Pa=0.1MPa 1ba

5、r=1.02kgf/cm2 液柱高: 米水柱（mH2O）、毫米汞柱（mmHg）編輯ppt（2）絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力（表壓力）和真空度大氣壓p0絕對(duì)壓力相對(duì)壓力絕對(duì)真空真空度絕對(duì)壓力=相對(duì)壓力+大氣壓真空度（負(fù)的相對(duì)壓力）=絕對(duì)壓力-大氣壓編輯ppt2-3 流體動(dòng)力學(xué) 基本概念 理想流體 不可壓縮流體 定常流動(dòng) 過流斷面 流量 平均流速 緩變流（均勻流、非 均勻流、急變流） 基本原理（流量）連續(xù)性方程 伯努利方程 動(dòng)量方程編輯ppt一、流體運(yùn)動(dòng)的基本概念理想流體： 沒有粘性的流體不可壓縮流體： 不考慮流體的壓縮性（即密度為常量）定常流動(dòng)： 流體流動(dòng)過程中任意點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（速度、壓力等）不隨時(shí)間變

6、化的流動(dòng)狀態(tài) 編輯ppt一、流體運(yùn)動(dòng)的基本概念過流斷面： 與流動(dòng)方向相垂直的液體橫截面積（有平面也有曲面）流量：（不可壓縮流體用體積流量） 單位時(shí)間內(nèi)流過過流截面的液體體積，用q 表示平均流速： 一種假想流速，等于流量除以過流截面面積編輯ppt一、流體運(yùn)動(dòng)的基本概念均勻流：流線為直線且相互平行非均勻流 緩變流：流線之間的夾角較小、流線雖然變曲但曲率較小而接近直線的流動(dòng) 急變流：流線之間的夾角較大、流線彎曲的曲率較大的流動(dòng)編輯ppt二、流量連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒）液壓流體力學(xué)：不可壓縮定常流動(dòng)的流量連續(xù)性方程液壓應(yīng)用：分支流、合并流常量=2211qAvAv常量=222111AvAv編輯ppt三、伯

7、努利方程（能量守恒） 重力場(chǎng)中理想流體不可壓縮定常流動(dòng)的某一條流線上（單位質(zhì)量）的伯努利方程上式中： 單位質(zhì)量液體的位能； 單位質(zhì)量液體的壓力能； 單位質(zhì)量液體的動(dòng)能。2( )2pugzcp22ugz編輯ppt三、伯努利方程 重力場(chǎng)中粘性不可壓縮定常流流線上伯努利方程 或 211221222pupugzgz211221222fpupugzgzgh編輯ppt伯努利方程 重力場(chǎng)中粘性不可壓縮定常流總流的伯努利方程211 12221222fpvpvgzgzgh編輯ppt三、伯努利方程伯努利方程 位置水頭（位能） 壓力水頭（壓力能） 流速水頭（動(dòng)能） 水頭損失211 12221222fpvpvzzhg

8、gggzpg22ugfh編輯ppt 液壓領(lǐng)域應(yīng)用特點(diǎn)： (1)液壓油是粘性流體 (2)流體不可壓縮（油的體積彈性模量約為 (1.22）103 MPa） (3) 定常流動(dòng) （4）選取緩變流動(dòng)的截面作研究對(duì)象 三、伯努利方程編輯ppt伯努利方程應(yīng)用舉例伯努利方程應(yīng)用舉例n如圖示簡(jiǎn)易熱水器，左端接冷水管，右端接淋浴蓮蓬如圖示簡(jiǎn)易熱水器，左端接冷水管，右端接淋浴蓮蓬頭。已知頭。已知 A1=A2/4和和A1、h值，問冷水管內(nèi)流量達(dá)到值，問冷水管內(nèi)流量達(dá)到多少時(shí)才能抽吸熱水？多少時(shí)才能抽吸熱水？解：沿冷水流動(dòng)方向列解：沿冷水流動(dòng)方向列A1、A2截面截面的伯努利方程的伯努利方程 p1/g + v12/2g

9、= p2/g + v22/2g補(bǔ)充輔助方程補(bǔ)充輔助方程 p1 = pagh p2=pa v1A1=v2A2代入得代入得 h+v12/2g = (v1/4)2/2g v1 = (32gh/15)1/2 q = v1A1= (32gh/15)1/2 A1編輯ppt四、動(dòng)量方程n從剛體動(dòng)力學(xué)中引用n流體所受外力由動(dòng)量（定理）方程求得：作用于控制體積內(nèi)的液體的外力等于該控制體積內(nèi)液體的動(dòng)量變化率。編輯ppt0() () ()()()()()() ()()() ()()0 :()()lim()()()tsystcvttsysttcviottsystsysttcvtcvoisystcvoimumumumumumumumumuFttmumumumutttd mumuFtdtd mumumudtdtdtF 由 此 得 :()()()()oioimmd mqdtdtdt編輯ppt四、動(dòng)量方程 應(yīng)用條件:不可壓縮定常流動(dòng) 應(yīng)用目的：應(yīng)用動(dòng)量（定理）方程求流體對(duì)固體的作用力 液壓領(lǐng)域的典型應(yīng)用：求閥芯的穩(wěn)態(tài)