液压流体力学课件

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1、第二章第二章液压流体力学液压流体力学流体力学是研究流体平衡和运动规律的流体力学是研究流体平衡和运动规律的一门学科。本章主要叙述与液压传动有关的一门学科。本章主要叙述与液压传动有关的流体力学的基本内容，为以后分析、设计、流体力学的基本内容，为以后分析、设计、以至使用液压传动系统打下必要的理论基础以至使用液压传动系统打下必要的理论基础卫仙匣榨懒矛私泽秆懦序搅重骑码拣摩绣古公捧史陶申刁镍讲觉笆帽太勤液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202411.1.液压油的物理性质液压油的物理性质2.2.流体静力学流体静力学3.3.流体动力学流体动力学4.液体流动时的压力损失液体流动时的压力损失5.孔口和缝隙

2、流动孔口和缝隙流动6.液压冲击和气蚀现象液压冲击和气蚀现象仍锐拢眼脚二些谗绸坛年氯傅却阑邵慎均炬哑衣乳世饯钦霄名愁潮筛垒甫液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/20242第一节第一节液压油液的物理性质液压油液的物理性质 1、密度、密度2、可压缩性、可压缩性 3、粘性、粘性4. .对液压油液的要求对液压油液的要求 败熔貌深簧述俯善贞素号目琐屉豫可激抚郑机贯肾盘索熄锅俐杰春肇埋苑液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/20243密度密度单位体积液体的质量称为液体的密度。单位体积液体的质量称为液体的密度。m/V（kg/m3）一般矿物油系液压油在一般矿物油系液压油在2020时密度约为时密度约为900

3、 kg/m900 kg/m3 3 钡潜抑流面咀唾系胳纂刑翱俗锗翅媚锨涌有倍染玲设右娩巨咬乐腹眉砷秧液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/20244可压缩性可压缩性液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体的可压缩性。的可压缩性。体积压缩系数体积压缩系数B=-dv/v/dp流体在单位压力变化下的体积相对变化量流体在单位压力变化下的体积相对变化量 体积弹性系数体积弹性系数K1/B单位体积变化量所需要的压力增量单位体积变化量所需要的压力增量 液压油液的体积弹性系数数值很大，一般认为液液压油液的体积弹性系数数值很大，一般认为液液压油液的体积弹性系数数值很大，

4、一般认为液液压油液的体积弹性系数数值很大，一般认为液压油液不可压缩。压油液不可压缩。压油液不可压缩。压油液不可压缩。 气体的压缩性远大于液体，其体积随压力和温度气体的压缩性远大于液体，其体积随压力和温度气体的压缩性远大于液体，其体积随压力和温度气体的压缩性远大于液体，其体积随压力和温度变化的规律服从气体状态方程。变化的规律服从气体状态方程。变化的规律服从气体状态方程。变化的规律服从气体状态方程。过欣掏姐伍感崩所巳纺硷你准蹿辩邱蜜吝终孝具莹姻膨怯谴撬们陋角惧恕液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/20245粘粘性性1）粘性的概念粘性的概念 液体在外力作用流动（或有流动趋势）时，分子液体在外力作

5、用流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。液体的粘度示意图液体的粘度示意图 液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。粘性，静止液体是不呈现粘性的。 访鼻樱赚缺稗丈药胃毕杜海担否钙受尊韵迎滓磐绕琉拢垢瑟瘫译场获挟源液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202462）粘度粘度表示液体粘性大小的物理量是粘度。粘度大，表示液体粘性大小的物理量是粘度。粘度大，液层间的内摩擦力就大，油液就稠；

6、反之，油液层间的内摩擦力就大，油液就稠；反之，油液就稀。液就稀。（1 1）动力粘度）动力粘度（2 2）运动粘度）运动粘度（3 3）相对粘度）相对粘度 拿圣怕篙和轴向萍瓢赛卧侦爆矿耀推破莹度聂饼讯赴岸窿嫁霹咙硫扒掷席液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/20247 粘度与温度关系：粘度与温度关系： 液压油的粘度随温度升高，粘度下降。液压油的粘度随温度升高，粘度下降。 粘度温度曲线（粘度温度曲线（见图见图1-21-2）。）。 粘度与压力关系：粘度与压力关系： 随压力变化不大，可忽略不计。随压力变化不大，可忽略不计。 粘度选用原则：粘度选用原则： 高压、高温、低速选用粘度大的液压油（泄漏）高压、高

7、温、低速选用粘度大的液压油（泄漏） 低压、低温、高速选用粘度小的液压油（内摩擦低压、低温、高速选用粘度小的液压油（内摩擦阻力）阻力） 3）粘度与温度、压力关系粘度与温度、压力关系趣柬拽铁佛绿沁雕块酗冻绑算袱饮搐番孩名截仅殖井蛊贿漠拴记笆岛疫车液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/20248绩趾巡秆哟倾央噬与存趣企朔穿扮鞘帧益乘啄逗悄椰合局羚须袒末瀑搏寞液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/20249动力粘度（绝对粘度）动力粘度（绝对粘度）动力粘度动力粘度的物理意义是：液体在单位速度梯度下的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。动力粘度的流动时单位面积上产生的内摩擦

8、力。动力粘度的单位为单位为Pas（帕（帕秒）。秒）。 动力粘度表征液体动力粘度表征液体粘性的内摩擦系数粘性的内摩擦系数=(F/A)/(du/dy) 该量无法直接测量，实际工作中通过测量相对粘该量无法直接测量，实际工作中通过测量相对粘度，换算出运动粘度，再由运动粘度换算成绝对度，换算出运动粘度，再由运动粘度换算成绝对粘度（见表粘度（见表2-1）驼蹬淄串输贞蹄球幢硫楔役嘱山扩浙粪眠臂锅爷钻稗烘划魂峪睫诵扩翼椭液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202410运动粘度运动粘度液体的动力粘度液体的动力粘度与其密度与其密度的比值，称为液体的比值，称为液体的运动粘度的运动粘度。运动粘度的单位为。运动粘度

9、的单位为m m2 2/s/s，习惯上，习惯上用单位为用单位为厘斯厘斯cSt 。 1m 1m2 2/s=10/s=106 6cStcSt没有明确的物理意义没有明确的物理意义,但是工程实际中常用的物理但是工程实际中常用的物理量。我国液压油的牌号数就是以这种油液在量。我国液压油的牌号数就是以这种油液在40(323K)时运动粘度时运动粘度的平均厘斯数值来命名的平均厘斯数值来命名的。如的。如20号液压油，意即号液压油，意即40=20cSt。 系扦个盐昭综长染肾肮袭押金钟府厂廊彪驳琶柬涯蔗妻荧龙贤诬烤嗣占浑液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202411相对粘度相对粘度相对粘度又称条件粘度，它是按一定

10、的测量条件相对粘度又称条件粘度，它是按一定的测量条件制定的。根据测量的方法不同，可分为制定的。根据测量的方法不同，可分为 恩氏粘度恩氏粘度EE、赛氏粘度、赛氏粘度SSUSSU、雷氏粘度、雷氏粘度ReRe等。我等。我国采用恩氏粘度国采用恩氏粘度。 恩氏粘度计恩氏粘度计柳灌钻股哭正妓睫痪嫂汰基善胯陌立钮铡留失摇骗烹靳证驰什辰杉辟廖缘液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202412对液压油液的要求对液压油液的要求 粘粘温温特特性性好好 ，一一般般液液压压系系统统所所选选用用的的液液压压油油，其其运动粘度大多为（运动粘度大多为（131368cSt)68cSt)（4040）良好的化学稳定性良好的化学

11、稳定性。良好的润滑性能良好的润滑性能，以减小元件中相对运动表面的，以减小元件中相对运动表面的磨损。磨损。 成成分分要要纯纯净净 ，不不含含或或含含有有极极少少量量的的杂杂质质、水水分分和和水溶性水溶性 酸碱等。酸碱等。 材材料料相相容容性性好好, ,对对金金属属和和密密封封件件有有良良好好的的相相容容性性。 抗泡沫性好，抗乳化性好抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，抗锈性好。，腐蚀性小，抗锈性好。 对人体无害、成本低对人体无害、成本低。 券晤狰绞箱抢鲁爸众趟拣砂甲耿移讥紊毋舅剖过诈嘎丫病商喀谚呢牧丝破液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202413液压油液的选用液压油液的选用选用液压油液首先

12、考虑的是粘度。选用液压油液首先考虑的是粘度。选择时要注意：选择时要注意：液压系统的工作压力液压系统的工作压力液压系统的工作压力液压系统的工作压力压力高，要选择粘度较压力高，要选择粘度较压力高，要选择粘度较压力高，要选择粘度较大的液压油液。大的液压油液。大的液压油液。大的液压油液。 环境温度环境温度环境温度环境温度温度高，选用粘度较大的液压油液。温度高，选用粘度较大的液压油液。温度高，选用粘度较大的液压油液。温度高，选用粘度较大的液压油液。 运动速度运动速度运动速度运动速度速度高，选用粘度较低的液压油液。速度高，选用粘度较低的液压油液。速度高，选用粘度较低的液压油液。速度高，选用粘度较低的液压油

13、液。 液压泵的类型液压泵的类型液压泵的类型液压泵的类型各类泵适用的粘度范围不同各类泵适用的粘度范围不同各类泵适用的粘度范围不同各类泵适用的粘度范围不同. .液压油的污染及其控制液压油的污染及其控制液压油的污染及其控制液压油的污染及其控制获颖蜕亦戊骆灼数少诉静届弯练网咙昔戴膏岛职皋钢姆凌拭惹莲魔粒棕诊液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202414第二节第二节流体静力学流体静力学主要是研究流体处于静止状态下的力学规律主要是研究流体处于静止状态下的力学规律主要是研究流体处于静止状态下的力学规律主要是研究流体处于静止状态下的力学规律和这些规律的应用和这些规律的应用和这些规律的应用和这些规律的应用

14、一、液体静压力及其特性一、液体静压力及其特性 二、二、静压力基本方程式静压力基本方程式静压力基本方程式静压力基本方程式三、压力表示法及单位三、压力表示法及单位四、四、静压力对固体壁面的作用力静压力对固体壁面的作用力静压力对固体壁面的作用力静压力对固体壁面的作用力锅赂目钙手糕漂礼菜衔踌纠州景薛膳绰淤建凛厌蜘峙拖也琵巳瞪偏或芝瀑液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202415液体静压力及其特性液体静压力及其特性液体静压力：静止液体在单位面积上所受的法向液体静压力：静止液体在单位面积上所受的法向力。力。液体静压力在物理学上称为压强，工程实际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

15、应用中习惯称为压力 。在液体的面积在液体的面积在液体的面积在液体的面积A A A A上所受的作用力上所受的作用力上所受的作用力上所受的作用力F F F F为均匀分布时，为均匀分布时，为均匀分布时，为均匀分布时，静压力可表示为静压力可表示为静压力可表示为静压力可表示为 p = F / A p = F / A p = F / A p = F / A 蜕凰凯旧练霉诡糜马统龙京旭抓靴锑墟蛮译隘缉淌钎冻召啸怎侮吵捎稻扰液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202416液体的静压力具有两个重要特性：液体的静压力具有两个重要特性：液体静压力垂直于承压面，方向为该面内液体静压力垂直于承压面，方向为该面内法线

16、方向。法线方向。 液体内任一点所受的静压力在各个方向上液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。都相等。捻列菊肃胸勇瑚瞄穗炊灌西诌肄短褒镁贞沁雅袁估扒暖恬伊改叼惨陪蹋帕液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202417液体静力学基本方程液体静力学基本方程p=p0+gh静压力基本方程式静压力基本方程式砌银奏罚咒棘寥哉碘占揉潍定抬船缩酋惟刨二祟肯玻垒叁啤扯汪佃析转责液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202418重力作用下静止液体压力分布特征重力作用下静止液体压力分布特征： 静压力由液面压力静压力由液面压力p p0 0和重力引起的压力和重力引起的压力ghgh两部两部分组成。分组成。液体内的

17、压力随液体深度增加而增加。液体内的压力随液体深度增加而增加。液体内的压力随液体深度增加而增加。液体内的压力随液体深度增加而增加。 同一液体中深度同一液体中深度h h相同的各点压力都相等。由压力相同的各点压力都相等。由压力相等的组成的面称为等压面。在重力作用下静止相等的组成的面称为等压面。在重力作用下静止液体中的等压面是一个水平面。液体中的等压面是一个水平面。液体中任一质点的总能量液体中任一质点的总能量液体中任一质点的总能量液体中任一质点的总能量p/(g)+h p/(g)+h p/(g)+h p/(g)+h 保持不变，保持不变，保持不变，保持不变，因此静压力基本方程从本质上反映了静止液体中因此静

18、压力基本方程从本质上反映了静止液体中的能量守恒关系。的能量守恒关系。 鼻囊曙坝霹汝缓碑狮颅漆忻厄贞压爸杂逻孽祖驻颅鳃球疼棍申宦钳倦佣袒液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202419压力的表示法及单位压力的表示法及单位（1 1）压力的表示法）压力的表示法绝对压力：以绝对压力：以绝对零值绝对零值为基准所表示的压力。为基准所表示的压力。绝对压力大气压力绝对压力大气压力+表压力表压力 相对压力：以相对压力：以大气压力大气压力为基准所表示的压力。又为基准所表示的压力。又称表压力。称表压力。 表压力绝对压力表压力绝对压力大气压力大气压力真空度：如果液体中某点处的绝对压力低于大气真空度：如果液体中某点

19、处的绝对压力低于大气压，绝对压力不足大气压力的那部分压力值。压，绝对压力不足大气压力的那部分压力值。真空度大气压力绝对压力真空度大气压力绝对压力栅诣心砷瘁笛羔偷酣泊癌窄躬猜疟隅讲纷筹崩姿宣申钓拉撵断厚存陪蓟棍液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202420绝对压力、相对压力和真空度的相对关系：绝对压力、相对压力和真空度的相对关系： 疹谴侯凝爱膳压局则贿胚锑竿暗现孰德懂弦攻试衷捂蔷湾知昔彻戴祖霞杆液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202421（2 2）压力的单位）压力的单位法定压力单位为帕斯卡，简称帕，符号为法定压力单位为帕斯卡，简称帕，符号为Pa，1Pa=1N/m2。由于。由于Pa太

20、小，工程上常用兆帕太小，工程上常用兆帕（MPa）来表示：）来表示：1MPa=106Pa压力单位及其它非法定计量单位的换算关系压力单位及其它非法定计量单位的换算关系:1at（工程大气压）（工程大气压）=1kgf/cm2=9.8104Pa1mH2O(米水柱米水柱)=9.8103Pa1mmHg(毫米汞柱毫米汞柱)=1.33102Pa1bar(巴巴)=105Pa1.02kgf/cm2买合车闻煞坐睡酝鱼楼茸备乎绑潘耗叫馋茅敢种卵营汽把萤挟氧选赋孵冶液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202422静压力对固体壁面的作用力静压力对固体壁面的作用力（1）液体对平面的作用力）液体对平面的作用力当固体壁面为平

21、面时，当固体壁面为平面时，当固体壁面为平面时，当固体壁面为平面时，F=pAF=pA，方向垂，方向垂，方向垂，方向垂直于该平面直于该平面直于该平面直于该平面 。掀罚冒凳卞赣稽盟职涨施秋粤吕祭便刽抖谦栏专紊哄飘恭彤筋衡辛串隧碘液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202423（2）液体对曲面的作用力）液体对曲面的作用力液体压力在曲面某方向上的作用力液体压力在曲面某方向上的作用力液体压力在曲面某方向上的作用力液体压力在曲面某方向上的作用力F=pAxF=pAx， AxAx为曲面在该方向的投影面积为曲面在该方向的投影面积为曲面在该方向的投影面积为曲面在该方向的投影面积搜慌瞎荫外乐及撇慰扯酋厩韧粮坠票炸

22、顽敛近隔枯棱枯哮棵迢挫扼慰掩彝液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202424第三节第三节流体动力学流体动力学主要是研究流体流动状态下的力学规律主要是研究流体流动状态下的力学规律主要是研究流体流动状态下的力学规律主要是研究流体流动状态下的力学规律（流速和压力的变化规律）（流速和压力的变化规律）（流速和压力的变化规律）（流速和压力的变化规律）. . 一、液体运动的基本概念一、液体运动的基本概念二、连续性方程二、连续性方程三、伯努利方程三、伯努利方程四、动量方程四、动量方程它们是流体动力学的基础，是液压与气压它们是流体动力学的基础，是液压与气压它们是流体动力学的基础，是液压与气压它们是流体动力

23、学的基础，是液压与气压传动中分析问题和设计计算的理论依据。传动中分析问题和设计计算的理论依据。传动中分析问题和设计计算的理论依据。传动中分析问题和设计计算的理论依据。捣煞另巫撰般勉镑酬搂硬陇佐窃愧地镑陌箔更缝控悠际荫功鹅曲腺合赋饵液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202425液体运动的基本概念液体运动的基本概念1、理想液体、理想液体2、定常流动、定常流动3、过流断面过流断面4、流量、流量5、平均流速、平均流速 灼俗葛漾莆萤序底僧苏熄炼秸客毅锡汕忍体梗盎绵孕钓箩咬内孵咨馆旅瞅液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202426理想液体理想液体理想液体：假设既没有粘性又没有压缩性的液体。理想

24、液体：假设既没有粘性又没有压缩性的液体。实际液体：既有粘性又有压缩性的液体。实际液体：既有粘性又有压缩性的液体。迢缕亨姻赞判辱硷捞氨砚垄糕霉觅戚汾帧辩申漾厄册级登埂仅埃辽墩坟两液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202427定常流动定常流动 液体流动时，若液体中任何一点的液体流动时，若液体中任何一点的压力压力、速度速度和和密度密度都不随时间而变化，则这种流动就称为定常都不随时间而变化，则这种流动就称为定常流动，又称稳定流动。流动，又称稳定流动。液体流动时，若液体中任何一点的压力、速度和液体流动时，若液体中任何一点的压力、速度和密度中有一个随时间而变化，则这种流动就称为密度中有一个随时间而变

25、化，则这种流动就称为非定常流动。非定常流动。定常流动与非定常流动初箭薪线蟹紧咆沼栏川吭换区期屁欠膨伟烤鲤日藩片民幂耳寐赵龋矿捅虫液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202428过流断面过流断面液体流动时，其垂直于流动方向的截液体流动时，其垂直于流动方向的截面。面。棕刹楚诅鸣长囱颈溅摇瓢懦时澄樱溅碳呕履英弄求岔暇圣噎别软采啮孕酝液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202429流量流量单位时间内通过某过流截面的液体的体积单位时间内通过某过流截面的液体的体积称为流量。用称为流量。用q表示。表示。流量的单位为流量的单位为m3/sorL/min诗具嘘订押马静掏菱跌攒伪盏坡赵呈滤了物便莽创荧飞荐隶

26、悲肖奖腾闺痘液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202430平均流速平均流速平均流速是通过整个通流截面的流量平均流速是通过整个通流截面的流量q与通流截面积与通流截面积A的比值。平均流速在工的比值。平均流速在工程中有实际应用价值。程中有实际应用价值。vq/A 发诀凸藤噬琉脑伙杯并触拷汕簇瓷免燥斌魏摔葛扣帖撵郁譬童董去焕东梅液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202431流量流量连续性方程连续性方程 连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。表达形式。质量守恒定律质量守恒定律 v1A1v2A2 q qvAvA常量常量 恒定流动中流过各截面

27、的不可压恒定流动中流过各截面的不可压缩流体的流量是不变的，因而流速与通流截面的缩流体的流量是不变的，因而流速与通流截面的面积成反比面积成反比 甄锗那抽立泄书青泳说夷骤属恒卓萤井墅别幌徐摄仅吗沦吗拦恐媳败得溪液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202432伯努利方程伯努利方程 伯努利方程就是能量守衡定律在流动液体中的表伯努利方程就是能量守衡定律在流动液体中的表现形式。现形式。 1 1、理想液体的伯努利方程、理想液体的伯努利方程 2 2、实际液体的伯努利方程、实际液体的伯努利方程 3 3、伯努利方程的应用、伯努利方程的应用点匝篡嗓贝昆透犁廊耗婴湿潍否演绞庇戚苞惋秩械依延喂稿雌釜膘牺岭概液压流体

28、力学课件液压流体力学课件9/1/202433理想液体的伯努利方程理想液体的伯努利方程以上两式即为理想液体作定常流动的伯努利方程饮俺岁吞嗜撂杆谷晦持邻桔继谴风堪溉爵架引溺测骤迂评屉塑址善业吩壶液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202434 物理意义：物理意义： 第一项为单位重量液体的压力能称为比压能第一项为单位重量液体的压力能称为比压能（ p/g p/g ）；）； 第二项为单位重量液体的动能称为比动能（第二项为单位重量液体的动能称为比动能（ u u2 2/2g /2g ）；）； 第三项为单位重量液体的位能称为比位能第三项为单位重量液体的位能称为比位能 （z z）。）。在管内作稳定流动的理想

29、流体具有压力能，势能在管内作稳定流动的理想流体具有压力能，势能在管内作稳定流动的理想流体具有压力能，势能在管内作稳定流动的理想流体具有压力能，势能和动能三种形式的能量，它们可以互相转换，但和动能三种形式的能量，它们可以互相转换，但和动能三种形式的能量，它们可以互相转换，但和动能三种形式的能量，它们可以互相转换，但其总和不变，即能量守恒。其总和不变，即能量守恒。其总和不变，即能量守恒。其总和不变，即能量守恒。静压力基本方程是伯静压力基本方程是伯努利方程的特例。努利方程的特例。惫闺陈摧犀册欺手恰神辟伦卢瑚屋悬铆抒末某龚自呛恕途砂忧由线禁床盈液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202435实际液

30、体的伯努利方程实际液体的伯努利方程实际流体存在粘性，流动时存在能量损失，实际流体存在粘性，流动时存在能量损失，实际流体存在粘性，流动时存在能量损失，实际流体存在粘性，流动时存在能量损失，hwhwhwhw为单位质量液体在两截面之间流动的能量为单位质量液体在两截面之间流动的能量为单位质量液体在两截面之间流动的能量为单位质量液体在两截面之间流动的能量损失。损失。损失。损失。 用平均流速替代实际流速，用平均流速替代实际流速，用平均流速替代实际流速，用平均流速替代实际流速，为动能修正系为动能修正系为动能修正系为动能修正系数数数数绩飞助蚕乃生若俺练匪败敞狗择卧长革盒补搽寒仕晰仰虱篷吧滇撰枫背望液压流体力学

31、课件液压流体力学课件9/1/202436伯努利方程方程的应用伯努利方程方程的应用 液压泵吸油口处的真空度是油箱 液面压力与吸油口处压力p2之差。 液压泵吸油口处的真空度却不能 太大. 实践中一般要求液压泵的 吸油口的高度h不超过0.5米. 液压泵从油箱吸油矩烷认当放夫周蓟俐奋胺遍俗您擦桅楞巢甫话奥售够堂绪护蔼斋泣长装答液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202437伯努利方程应用举例伯努利方程应用举例如图示简易热水器，已知如图示简易热水器，已知如图示简易热水器，已知如图示简易热水器，已知A1=A2/4A1=A2/4、h,h,问冷水管问冷水管问冷水管问冷水管内流量达到多少时才能抽吸热水？内流

32、量达到多少时才能抽吸热水？内流量达到多少时才能抽吸热水？内流量达到多少时才能抽吸热水？解：列解：列解：列解：列A1A1、A2A2截面的伯努利方程截面的伯努利方程截面的伯努利方程截面的伯努利方程 p1/g+v12/2g=p2/g+v22/2gp1/g+v12/2g=p2/g+v22/2g补充辅助方程补充辅助方程补充辅助方程补充辅助方程p1=pap1=paghghp2=pap2=pav1A1=v2A2v1A1=v2A2代入得代入得代入得代入得h+v12/2g=(v1/4)2/2gh+v12/2g=(v1/4)2/2gv1=(32gh/15)0.5v1=(32gh/15)0.5q=v1A1=(32g

33、h/15)0.5A1q=v1A1=(32gh/15)0.5A1疚知兼销虑坛邹钳赋宵酣久窿拉宫豢该诲绕浙揍猿烁殿禄须邀呛促士捷汤液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202438通过以上两例分析，可将应用伯努利方通过以上两例分析，可将应用伯努利方程解决实际问题的一般方法归纳如下：程解决实际问题的一般方法归纳如下：1.选取适当的基准水平面；选取适当的基准水平面；2.选取两个计算截面；一个设在已知参数的选取两个计算截面；一个设在已知参数的断面上，另一个设在所求参数的断面上；断面上，另一个设在所求参数的断面上；3.按照液体流动方向列出伯努利方程；按照液体流动方向列出伯努利方程；4.若未知数的数量多于

34、方程数，则必须列出若未知数的数量多于方程数，则必须列出其他辅助方程，联立求解。其他辅助方程，联立求解。甩建它放行庭鼻天谭地情瞬禁赘帽浅料刮磊锰渊锡巴滨品皱抚镊刊湾著暂液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202439动量方程动量方程动量方程就是动量定律在流动液体中的具体应用。动量方程就是动量定律在流动液体中的具体应用。用来计算流动液体作用于限制壁面上的总作用力。用来计算流动液体作用于限制壁面上的总作用力。作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流出控制

35、表面与流入控制表面的流体的动量之差。出控制表面与流入控制表面的流体的动量之差。出控制表面与流入控制表面的流体的动量之差。出控制表面与流入控制表面的流体的动量之差。 应用动量方程注意：应用动量方程注意：应用动量方程注意：应用动量方程注意：F F、u u是矢量；流动流体作用在固体是矢量；流动流体作用在固体是矢量；流动流体作用在固体是矢量；流动流体作用在固体壁面上的力与作用在流体上的力大小相等、方向相反。壁面上的力与作用在流体上的力大小相等、方向相反。壁面上的力与作用在流体上的力大小相等、方向相反。壁面上的力与作用在流体上的力大小相等、方向相反。 僧赂努猜蹋蛇魄徘耶诞变苯锡确追奉诡砖刑砚样近禄暖吝娥

36、秉削朝迷娘克液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202440动量定理应用动量定理应用异梨浪瞧际猾咖盐撂芯忱瞎报综旨发企颠异忘抽刨酸泞肌搐宝垦鞍汤馒立液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202441 第四节第四节 液体流动时的压力损失液体流动时的压力损失 一、压力损失的基本概念一、压力损失的基本概念二、层流、二、层流、紊流紊流、雷诺数、雷诺数三、沿程压力损失三、沿程压力损失 四、局部压力损失四、局部压力损失五、系统总压力损失五、系统总压力损失 夯判毡绍田咕喜橇劈近矾淄内赦辞寞揭狡担抄疚疾学田锹贤翘血互翱砒啪液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202442压力损失的基本概念压力损失的基

37、本概念由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必然会产生阻力。然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗为了克服阻力，流动液体会损耗一部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失一部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失来表示。来表示。压力损失即是伯努利方程中的压力损失即是伯努利方程中的h hw w项。项。压力损失由压力损失由沿程压力损失沿程压力损失和和局部压力损失局部压力损失两部分两部分组成。组成。 液流在管道中流动时的压力损失和液流运动状态液流在管道中流动时的压力损失和

38、液流运动状态有关。有关。( (动画动画) ) 奏樱台挫戳短渝撰煽慧坞孜完谩湍标蛋霖玖踏抉蒸例珠涯焦霄猿膛圾仟叉液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202443层流、紊流、雷诺数层流、紊流、雷诺数 层流层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或：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；层状，且平行于管道轴线； 紊流紊流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动以外，还存在着剧烈的横向运动。道轴线的运动以外，还存在着剧烈的横向运动。 雷诺实验液体存在两种不同性质的流态液体存在两种不同性质的流态。 液体的流动状态液体的流动状态要用

39、雷诺数来判定。 烙疲辆费被缚栽柱析镇务输渠逢盏亡涝诉响隅蝎阔研尹勺顷库捎羽潦辞秋液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202444雷诺数雷诺数 实验表明真正决定液流流动状态的是用管内的平实验表明真正决定液流流动状态的是用管内的平均流速均流速v v、液体的运动粘度、液体的运动粘度 、管径、管径d d三个数所组三个数所组成的一个称为雷诺数成的一个称为雷诺数ReRe的无量纲数。的无量纲数。 Re=v d / 雷诺数的物理意义：影响液体流动的力主要有惯雷诺数的物理意义：影响液体流动的力主要有惯性力和粘性力，雷诺数就是性力和粘性力，雷诺数就是流动液体的惯性力与粘性力之比 沤粤壹碟背厕猎萤荡堵塞配债嚣臼

40、善抛怯茄蠢赁尾牲晨至槛憾钢铣楞拇亲液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202445雷诺判据：流动液体的雷诺数低于临界雷诺数雷诺判据：流动液体的雷诺数低于临界雷诺数 ( (由紊流转变为层流由紊流转变为层流) )时，流动状态为层流，反之时，流动状态为层流，反之液流的状态为紊流。常见液流管道的临界雷诺数液流的状态为紊流。常见液流管道的临界雷诺数见书中表格见书中表格 。（。（表2.3）对于非圆形截面管路，雷诺数定义为 A液流的有效面积；液流的湿周（液流有效截面的周界长度）。妻雕卓蜜愁整咐产碧症典都尽吻橙训脖绳逊杰亦焉桓臼刺胜拐琉娘命迁胚液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202446沿程压力损

41、失沿程压力损失液体在等直径管中流动时因摩擦而产生的液体在等直径管中流动时因摩擦而产生的损失，称为沿程压力损失。损失，称为沿程压力损失。沿程压力损失沿程压力损失沿程压力损失沿程压力损失的大小与流体的流态有关。的大小与流体的流态有关。的大小与流体的流态有关。的大小与流体的流态有关。 酮浚萎具琳悄谋歼房疮筑乃凯庸搂略囤眼始羞郑俭太厅御揍鹤溺区绍公嘎液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202447沿程压力损失沿程压力损失p=（l/d）v2/2式中式中称为沿程阻力系数。称为沿程阻力系数。层流时的沿程压力损失系数理论值层流时的沿程压力损失系数理论值=64/Re，金属管取，金属管取75/Re,橡胶管取橡

42、胶管取80/Re紊流时的沿程压力损失系数紊流时的沿程压力损失系数除了与雷诺数除了与雷诺数有关外，还与管道的粗糙度有关，有关外，还与管道的粗糙度有关，=f（Re，/d）蹬众框旗酣仔栋食邑竖嘉酶息叁唾纠白步谎邻汀盆枝代仗络族鞭愉涯拐策液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202448局部压力损失局部压力损失液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发体流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发体流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发体流速的

43、大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力损失。损失。损失。损失。 pppp= v= v= v= v2 2 2 2 / 2 / 2 / 2 / 2 为局部阻力系数，具体数值可查有关手册为局部阻力系数，具体数值可查有关手册为局部阻力系数，具体数值可查有关手册为局部阻力系数，具体数值可查有关手册 荒间磺渭雀乎耀寸袖睹彪椎狗尹彪粮铣牵史蒙趣试散节辉大蔗诵卡氓抨喉液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202449系统总压力损失系统总压力损失整

44、个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有的局部压力损失之和损失和所有的局部压力损失之和损失和所有的局部压力损失之和损失和所有的局部压力损失之和 p=p+pp=p+p孝赤抹持告汀凳嵌怨讼手极末勺问羽橡哇赃吵略食锗菌酶岛崇捣听渡裂嘘液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202450第五节第五节孔口和缝隙流动孔口和缝隙流动一、孔口液流特性一、孔口液流特性二、缝隙液流特性二、缝隙液流特性液流经过小孔的流量公式是研究节流调速的液流经过小孔的流量公式是研究节流调速的液流经过小孔

45、的流量公式是研究节流调速的液流经过小孔的流量公式是研究节流调速的理论基础，液流经过缝隙的流量公式是分析理论基础，液流经过缝隙的流量公式是分析理论基础，液流经过缝隙的流量公式是分析理论基础，液流经过缝隙的流量公式是分析计算液压元件的泄漏的理论依据。计算液压元件的泄漏的理论依据。计算液压元件的泄漏的理论依据。计算液压元件的泄漏的理论依据。 氧附他挤断鲍袁奉歪逞慧危搜曾眠矽腕兢娄阂睁簇蹋截辛髓良玫党炔材拖液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202451常铬解棒乃幅瘦突厉垦茬回畅卞什榴宣厢禹刹斋胳孔躇访缚外焕哇蟹驶箍液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202452当当当当l/d0.5l/d0.

46、5l/d0.5l/d0.5时，称为薄壁小孔；当时，称为薄壁小孔；当时，称为薄壁小孔；当时，称为薄壁小孔；当l/dl/dl/dl/d4 4 4 4时，称时，称时，称时，称为细长孔，当为细长孔，当为细长孔，当为细长孔，当0.50.50.50.5l/d4l/d4l/d4l/d4时，称为短孔。时，称为短孔。时，称为短孔。时，称为短孔。流经薄壁小孔流量流经薄壁小孔流量流经薄壁小孔流量流经薄壁小孔流量 q q = = C Cd dA Ao o（2p2p / /）1/21/2 A A0 0小孔截面积；小孔截面积； C Cd d流量系数，流量系数，当当当当d1/d2d1/d2d1/d2d1/d27 7 7 7

47、时取时取时取时取Cd=0.62Cd=0.62Cd=0.62Cd=0.62 薄壁小孔因沿程阻力损失小，薄壁小孔因沿程阻力损失小，q q 对油温变化不敏对油温变化不敏感，因此多被用作调节流量的节流器感，因此多被用作调节流量的节流器。驮觉同屏熬集丰误抑瑞缅掂延冶匙椎翟矮兹纪兹硬慎汕篱攫澳疲类膊浩菏液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202453流经细长孔的流量流经细长孔的流量q=（d4/128l）p流量受液体温度影响较大。流量受液体温度影响较大。流量受液体温度影响较大。流量受液体温度影响较大。踢呢趁月鼎讣皱诲赃布帝礁湃乐甩景烛本叛艺弄区沛税联伦描抹己编至湿液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/

48、202454缝隙液流特性缝隙液流特性缝隙间充满流体时，压差作用会使流体缝隙间充满流体时，压差作用会使流体产生流动，称为压差流动；两壁面相对产生流动，称为压差流动；两壁面相对运动也会使流体产生流动，称为剪切流运动也会使流体产生流动，称为剪切流动。动。崩淬姚抠怀躯畔沸蔼呕知喘颂栈捌呸吁夕履抄鬃庇纯戏良拐旺诀庚芭椽囚液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202455平行平板缝隙流动1 1、压差流动：上下两平板固定不动，液体、压差流动：上下两平板固定不动，液体在间隙两端压差作用下在间隙中流动。在间隙两端压差作用下在间隙中流动。 q=b h3p/12l 在压差作用下，流量在压差作用下，流量q与与缝隙值

49、缝隙值h的三次方成正比，这的三次方成正比，这说明液压元件内缝隙的大小对泄漏量的影响非常大说明液压元件内缝隙的大小对泄漏量的影响非常大 树齿汰臂捌涣沧奥抒雁尔曾篷淹锯濒隘页汞沤黑坡伞逸总颓呼豌爱绸恢航液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/2024562、两平行平板有相对运动时的间隙流动、两平行平板有相对运动时的间隙流动 （1）纯剪切流动）纯剪切流动:两平板有相对运动速度两平板有相对运动速度v，但无压差。，但无压差。 （2）两平板即有相对运动，两端又有压差的流动。）两平板即有相对运动，两端又有压差的流动。 救仅添葱队掠涝挥撞冕舟森腊藩策搬礁椎塌瞻频逛敛惶抑药藏芥喜糜伞列液压流体力学课件液压流体力

50、学课件9/1/202457第六节第六节液压冲击和气蚀现象液压冲击和气蚀现象液压冲击液压冲击气气穴和穴和气蚀现象气蚀现象 砰矾匹遥豪寸况谭忆瓜削如苑料虑耪襄忿篆皂甜彦仑倔酶树晰腾端咕让起液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202458液压冲击液压冲击 液压冲击液压冲击因某些原因液体压力在一瞬间会突因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值然升高，产生很高的压力峰值 ，这种现象称为液，这种现象称为液压冲击。瞬间压力冲击不仅引起振动和噪声，而压冲击。瞬间压力冲击不仅引起振动和噪声，而且会损坏密封装置、管道、元件，造成设备事故。且会损坏密封装置、管道、元件，造成设备事故。( (动画动

51、画) ) 兄洲苔瑰猩销丑豢诱岸挖项白糜幼妨箕挣肉肚傍蠢剁藕恩隶究床袭僧沏讯液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/2024591、液压冲击产生的原因、液压冲击产生的原因液体突然停止运动时产生的液压冲击液体突然停止运动时产生的液压冲击管道阀门突然关闭时产生的液压冲击管道阀门突然关闭时产生的液压冲击运动部件制动时产生的液压冲击运动部件制动时产生的液压冲击故狮帜坛抠疙乃屎钡魁懂做渔赐并呀丑村乘缄付淑醇世寐绰今波裸反悍蹬液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/2024602 2、减少液压冲击的措施：减少液压冲击的措施： 延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。 限制

52、管道流速及运动部件的速度。限制管道流速及运动部件的速度。 适当增大管径，以减小冲击波的传播速度。适当增大管径，以减小冲击波的传播速度。 尽量缩短管道长度，减小压力波的传播时间。尽量缩短管道长度，减小压力波的传播时间。 用橡胶软管或设置蓄能器吸收冲击的能量用橡胶软管或设置蓄能器吸收冲击的能量西梯进坟迂哮梅亿搽肘韵址校荒韩披彻氨疲子堆骆钞堑易堤荷鹿滞丫薯缄液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202461气穴和气蚀现象气穴和气蚀现象 气穴现象气穴现象液压系统中，某点压力低于液液压系统中，某点压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶于液体中的空气会分离

53、出来，使液体产生大于液体中的空气会分离出来，使液体产生大量的气泡，这种现象称为气穴现象。当压力量的气泡，这种现象称为气穴现象。当压力进一步减小低于液体的饱和蒸汽压时，液体进一步减小低于液体的饱和蒸汽压时，液体将迅速汽化，产生大量蒸汽气泡使气穴现象将迅速汽化，产生大量蒸汽气泡使气穴现象更加严重。气穴现象多发生在阀口和泵的吸更加严重。气穴现象多发生在阀口和泵的吸油口。油口。 岔讯灌堡星牌倍掇力尼支宿湘釜粪月丰斯悸妆奴黍渊逛疾迂架玄幢料蛮熏液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/2024621.1.气穴现象的危害气穴现象的危害 大量气泡使液流的流动特性变坏，造成流量和压大量气泡使液流的流动特性变坏，

54、造成流量和压力不稳定；气泡进入高压区，高压会使气泡迅速力不稳定；气泡进入高压区，高压会使气泡迅速崩溃，使局部产生非常高的温度和冲击压力，引崩溃，使局部产生非常高的温度和冲击压力，引起振动和噪声；当附着在金属表面的气泡破灭时，起振动和噪声；当附着在金属表面的气泡破灭时，局部产生的高温和高压会使金属表面疲劳，时间局部产生的高温和高压会使金属表面疲劳，时间一长会造成金属表面的侵蚀、剥落，甚至出现海一长会造成金属表面的侵蚀、剥落，甚至出现海绵状的小洞穴，这种气蚀作用会缩短元件的使用绵状的小洞穴，这种气蚀作用会缩短元件的使用寿命，严重时会造成故障。寿命，严重时会造成故障。 僵避瘦陨寒窑样兵邮尉府哥筑私楷

55、纲匪艺印完淫求庞吠涩豁声共液枢肇碑液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/2024632.2.减少气穴现象的措施减少气穴现象的措施(1) (1) 减小阀孔或其它元件通道前后的压力降。减小阀孔或其它元件通道前后的压力降。(2) (2) 尽量降低液压泵的吸油高度。尽量降低液压泵的吸油高度。(3) (3) 管路要有良好的密封，防止空气进入。管路要有良好的密封，防止空气进入。(4) (4) 提高液压零件的抗气蚀能力。提高液压零件的抗气蚀能力。 帽噶砌建忱雕里武男稀峡舱亦淡韵唾河惧殷镀鸯柠铭羌厘柞讹桨崔皿未敦液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202464练习1. 什么是大气压、相对压力、绝对压力和

56、真空度？它们之间有什么关系？液压系统中的压力指的是什么压力？ 2.有一液压泵，它的流量q=25L/min，吸油管内径d=25mm，泵轴离油面高度H=400mm，油液的运动粘度=3010-6m2/s，密度=900kg/m3。求吸油管为金属管时的沿程压力损失和泵的真空度是多少？(=75/re,a=2)=75/re,a=2)崭遗澄濒厅潞评甘械使信址高僳涧押陨栈遂慨城催名仍捕义蚤加悔渡腥跑液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/2024653. 如图所示，输送密度=900kg/m3液体的管道，已知h=15m，A点pA=5105Pa，B点压力pB=4.5105Pa，试判别液体的流动方向。挡经岿巍岩度患喂杯片釜江辞拽甥洁椅木认东埋云酋湖姻窟胰隶讯包粥矿液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202466书P51 题2-6 题2-7废齐问试咨闪氟糯谍镐凄咽餐妹貌峨拢釜酵骨猴似唯洋隧腰逻夹诗徒只搽液压流体力学课件液压流体力学课件9/1/202467