第一章 液壓基礎知識

1、1 2 液壓傳動是以液體作為工作介質(zhì)進行能量傳遞的，液壓傳動是以液體作為工作介質(zhì)進行能量傳遞的， 因而，了解液體的物理性質(zhì)，掌握液體在靜止和運動過因而，了解液體的物理性質(zhì)，掌握液體在靜止和運動過 程中的基本力學規(guī)律，對于正確理解液壓傳動的基本原程中的基本力學規(guī)律，對于正確理解液壓傳動的基本原 理，合理設計和使用液壓系統(tǒng)都非常必要。理，合理設計和使用液壓系統(tǒng)都非常必要。 3 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 液壓傳動工作介質(zhì)液壓傳動工作介質(zhì) 液體靜力學和液體動力學液體靜力學和液體動力學 定常管流的壓力損失定常管流的壓力損失 孔口和縫隙流動特性孔口和縫隙流動特性 空穴現(xiàn)象和液壓沖擊空穴現(xiàn)象和液壓沖擊 4 教學要求

2、教學要求 了解液體的物理性質(zhì)，靜壓特性、方程、傳遞規(guī)律，掌了解液體的物理性質(zhì)，靜壓特性、方程、傳遞規(guī)律，掌 握液體在靜止和運動過程中的基本力學規(guī)律，掌握靜力學握液體在靜止和運動過程中的基本力學規(guī)律，掌握靜力學 基本方程、壓力表達式和結論基本方程、壓力表達式和結論 ； 了解流動液體特性、傳遞規(guī)律，掌握動力學三大方程、了解流動液體特性、傳遞規(guī)律，掌握動力學三大方程、 流量和結論；流量和結論； 了解流量公式、特點、兩種現(xiàn)象產(chǎn)生原因，掌握薄壁孔了解流量公式、特點、兩種現(xiàn)象產(chǎn)生原因，掌握薄壁孔 流量公式及通用方程、兩種現(xiàn)象的危害及消除。流量公式及通用方程、兩種現(xiàn)象的危害及消除。 5 重點難點重點難點 液

3、壓油的粘性和粘度液壓油的粘性和粘度 粘溫特性粘溫特性 靜壓特性靜壓特性 壓力形成壓力形成 靜力學基本方程靜力學基本方程 流量與流速的關系流量與流速的關系 三大方程的形式及物理意義三大方程的形式及物理意義 6 一、液壓傳動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 傳遞能量和信號；傳遞能量和信號； 潤滑液壓元件，減少摩擦和磨損；潤滑液壓元件，減少摩擦和磨損； 散熱；散熱； 防止銹蝕；防止銹蝕； 密封液壓元件對偶摩擦副中的間隙；密封液壓元件對偶摩擦副中的間隙； 傳輸、分離和沉淀非可溶性污染物；傳輸、分離和沉淀非可溶性污染物； 為元件和系統(tǒng)失效提供診斷信息。為元件和系統(tǒng)失效提供診斷信息。 7 一、液壓傳動工作介質(zhì)

4、一、液壓傳動工作介質(zhì) 單位體積液體的質(zhì)量稱為液體的密度。體積為單位體積液體的質(zhì)量稱為液體的密度。體積為V V、質(zhì)量、質(zhì)量 為為M M的液體的密度的液體的密度為為 液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)液壓工作介質(zhì)的性質(zhì) V M 由于油液的體積隨著溫度的上升而增加，隨著壓力的提由于油液的體積隨著溫度的上升而增加，隨著壓力的提 高而減少，故礦物型液壓油的密度隨著溫度的上升而有所減高而減少，故礦物型液壓油的密度隨著溫度的上升而有所減 少，隨著壓力的提高而稍有增加，但其變動值很小，可認為少，隨著壓力的提高而稍有增加，但其變動值很小，可認為 其為常數(shù)，一般礦物油系液壓油在其為常數(shù)，一般礦物油系液壓油在2020時密度約為時密

5、度約為850850900 900 kg/mkg/m3 3 左右。左右。 8 一、液壓傳動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 液體受壓力作用而發(fā)生體積變化的性質(zhì)稱為液體的可壓液體受壓力作用而發(fā)生體積變化的性質(zhì)稱為液體的可壓 縮性。縮性。 液體的壓縮性可用體積壓縮系數(shù)液體的壓縮性可用體積壓縮系數(shù)表示。表示。 液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)液壓工作介質(zhì)的性質(zhì) 0 1 V V p 液體的可壓縮性很小，在一般情況下當液壓系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)液體的可壓縮性很小，在一般情況下當液壓系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài) 下工作時可以不考慮可壓縮的影響。但在高壓下或受壓體積下工作時可以不考慮可壓縮的影響。但在高壓下或受壓體積 較大以及對液壓系統(tǒng)進行動態(tài)分析時，就需

6、要考慮液體可壓較大以及對液壓系統(tǒng)進行動態(tài)分析時，就需要考慮液體可壓 縮性的影響。縮性的影響。 9 一、液壓傳動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 液體在外力作用流動（或有流動趨勢）時，分子間的內(nèi)聚力要阻液體在外力作用流動（或有流動趨勢）時，分子間的內(nèi)聚力要阻 止分子間的相對運動而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象叫做液體的粘性。止分子間的相對運動而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象叫做液體的粘性。 液體只有在流動（或有流動趨勢）時才會呈現(xiàn)出粘性，靜止液體液體只有在流動（或有流動趨勢）時才會呈現(xiàn)出粘性，靜止液體 是不呈現(xiàn)粘性的。是不呈現(xiàn)粘性的。 液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)液壓工作介質(zhì)的性質(zhì) 為比例常數(shù)，有時稱為粘性系數(shù)或為比

7、例常數(shù)，有時稱為粘性系數(shù)或 粘度。以粘度。以表示切應力，即單位面積上的表示切應力，即單位面積上的 內(nèi)摩擦力，則內(nèi)摩擦力，則 這就是牛頓的液體內(nèi)摩擦定律。這就是牛頓的液體內(nèi)摩擦定律。 y u d d 10 一、液壓傳動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 用粘度來表示液體的粘性大小。用粘度來表示液體的粘性大小。 粘度的表示方法有動力粘度粘度的表示方法有動力粘度、運動粘度、運動粘度和相對粘度。和相對粘度。 液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)液壓工作介質(zhì)的性質(zhì) 動力粘度動力粘度 上式中上式中為由液體種類和溫度決定的比例系數(shù)，它是表征液體為由液體種類和溫度決定的比例系數(shù)，它是表征液體 粘性的內(nèi)摩擦系數(shù)。粘性的內(nèi)摩擦系數(shù)。 如

8、果用它來表示液體粘度的大小，就稱為動力粘度，或稱絕對如果用它來表示液體粘度的大小，就稱為動力粘度，或稱絕對 粘度。粘度。 動力粘度動力粘度的物理意義是液體在單位速度梯度下流動時單位面的物理意義是液體在單位速度梯度下流動時單位面 積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。動力粘度的單位為積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。動力粘度的單位為PaPas s（帕（帕秒，秒，N Ns/ms/m2 2 ）。）。 11 一、液壓傳動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 用粘度來表示液體的粘性大小。用粘度來表示液體的粘性大小。 粘度的表示方法有動力粘度粘度的表示方法有動力粘度、運動粘度、運動粘度和相對粘度。和相對粘度。 液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)液壓工作介質(zhì)的性

9、質(zhì) 運動粘度運動粘度 液體的動力粘度液體的動力粘度與其密度與其密度的比值，稱為液體的運動粘度的比值，稱為液體的運動粘度，即，即 =/ 運動粘度的單位為運動粘度的單位為m m2 2/s/s。就物理意義來說，。就物理意義來說，不是一個粘度的量，不是一個粘度的量， 但習慣上常用它來標志液體粘度，液壓油液的粘度等級是以但習慣上常用它來標志液體粘度，液壓油液的粘度等級是以4040時時 運動粘度（以運動粘度（以mmmm2 2/s/s計）的中心值來劃分的。例如，牌號為計）的中心值來劃分的。例如，牌號為L LHL22HL22 的普通液壓油在的普通液壓油在4040時運動粘度的中心值為時運動粘度的中心值為22mm

10、22mm2 2/s /s 。 12 一、液壓傳動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 用粘度來表示液體的粘性大小。用粘度來表示液體的粘性大小。 粘度的表示方法有動力粘度粘度的表示方法有動力粘度、運動粘度、運動粘度和相對粘度。和相對粘度。 液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)液壓工作介質(zhì)的性質(zhì) 相對粘度相對粘度 相對粘度又稱條件粘度，它是按一定的測量條件制定的。根據(jù)測量相對粘度又稱條件粘度，它是按一定的測量條件制定的。根據(jù)測量 的方法不同，可分為恩氏粘度的方法不同，可分為恩氏粘度o oE E（中國、德國、俄國）（中國、德國、俄國） 、賽氏粘度、賽氏粘度 SSUSSU（美國）、雷氏粘度（美國）、雷氏粘度ReRe（英國、歐洲

11、）等。（英國、歐洲）等。 恩氏粘度用恩氏粘度計測量。恩氏粘度用恩氏粘度計測量。 13 一、液壓傳動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)液壓工作介質(zhì)的性質(zhì) 恩氏粘度恩氏粘度 200ml 200ml 溫度為溫度為T T的被測液體的被測液體, ,流流 經(jīng)恩氏粘度計小孔（經(jīng)恩氏粘度計小孔（2.8mm2.8mm） 所用時間所用時間t1t1，與同體積，與同體積2020度的度的 水通過小孔所用時間水通過小孔所用時間t2t2之比。之比。 t2 o E t1 14 一、液壓傳動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 液體的粘度隨液體的壓力和溫度而變化。對液壓油來說，壓力增液體的粘度隨液體的壓力和溫度而變化。對

12、液壓油來說，壓力增 大時，粘度增大，但影響很小，通常忽略不計。大時，粘度增大，但影響很小，通常忽略不計。 液壓油的粘度對溫度變化十分敏感。溫度升高時，粘度下降。在液壓油的粘度對溫度變化十分敏感。溫度升高時，粘度下降。在 液壓技術中，希望工作液體的粘度隨溫度變化越小越好。液壓技術中，希望工作液體的粘度隨溫度變化越小越好。 粘度隨溫度變化特性，可以用粘度溫度曲線表示。粘度隨溫度變化特性，可以用粘度溫度曲線表示。 液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)液壓工作介質(zhì)的性質(zhì) 15 一、液壓傳動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 粘粘 度度 溫溫 度度 特特 性性 曲曲 線線 液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)液壓工作介質(zhì)的性質(zhì) 16 一、液壓傳

13、動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 比熱容（單位質(zhì)量的物質(zhì)作單位溫度變化時所需要的熱量）、導比熱容（單位質(zhì)量的物質(zhì)作單位溫度變化時所需要的熱量）、導 熱系數(shù)、流動點（比凝固點低熱系數(shù)、流動點（比凝固點低2.52.5的溫度叫做流動點）與凝固點、閃的溫度叫做流動點）與凝固點、閃 點（明火能使油面上油蒸氣閃燃，但油本身不燃燒的溫度）與燃點點（明火能使油面上油蒸氣閃燃，但油本身不燃燒的溫度）與燃點 （使油液能自行燃燒的溫度）、潤滑性（在金屬摩擦表面形成牢固油（使油液能自行燃燒的溫度）、潤滑性（在金屬摩擦表面形成牢固油 膜的能力）等。膜的能力）等。 熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性、相容性（對密封材料、涂熱

14、穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性、相容性（對密封材料、涂 料等非金屬材料的化學作用程度，如不起作用或很少起作用則相容性料等非金屬材料的化學作用程度，如不起作用或很少起作用則相容性 好）和毒性等。好）和毒性等。 液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)液壓工作介質(zhì)的性質(zhì) 17 一、液壓傳動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 液壓工作介質(zhì)的要求液壓工作介質(zhì)的要求 （1 1）合適的粘度和良好的粘度溫度特性。）合適的粘度和良好的粘度溫度特性。 （2 2）良好的化學穩(wěn)定性。）良好的化學穩(wěn)定性。 （3 3）良好的潤滑性能，減小元件中相對運動表面的磨損。）良好的潤滑性能，減小元件中相對運動表面的磨損。 （4 4）質(zhì)地純凈，不含或含有極少

15、量的雜質(zhì)、水分和水溶性酸堿等。）質(zhì)地純凈，不含或含有極少量的雜質(zhì)、水分和水溶性酸堿等。 （5 5）對金屬密封件有良好的相容性。）對金屬密封件有良好的相容性。 （6 6）抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蝕性小，抗銹性好。）抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蝕性小，抗銹性好。 （7 7）體積膨脹系數(shù)低，比熱容高。）體積膨脹系數(shù)低，比熱容高。 （8 8）流動點和凝固點低，閃點和燃點高。）流動點和凝固點低，閃點和燃點高。 （9 9）對人體無害、成本低。）對人體無害、成本低。 18 一、液壓傳動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 液壓工作介質(zhì)的分類液壓工作介質(zhì)的分類 目前，我國各種液壓設備所采用的液壓油液，按抗燃燒特性目前

16、，我國各種液壓設備所采用的液壓油液，按抗燃燒特性 可分為兩大類：一類為礦物油系；一類為不燃或難燃油系?？煞譃閮纱箢悾阂活悶榈V物油系；一類為不燃或難燃油系。 大多數(shù)設備的液壓系統(tǒng)采用是礦物油系大多數(shù)設備的液壓系統(tǒng)采用是礦物油系 。 不燃或難燃油系可分為水基液壓油和合成液壓油兩種。不燃或難燃油系可分為水基液壓油和合成液壓油兩種。 液壓技術中廣泛采用石油基液壓油作為工作液體，特殊情況液壓技術中廣泛采用石油基液壓油作為工作液體，特殊情況 下可采用抗燃液壓油。下可采用抗燃液壓油。 19 一、液壓傳動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 液壓工作介質(zhì)的選用液壓工作介質(zhì)的選用 選擇液壓油時，首先考慮其粘度是否滿足要

17、求，同時兼選擇液壓油時，首先考慮其粘度是否滿足要求，同時兼 顧其它方面。選擇時應考慮如下因素：顧其它方面。選擇時應考慮如下因素： （1 1）液壓泵的類型）液壓泵的類型 （2 2）液壓系統(tǒng)的工作壓力）液壓系統(tǒng)的工作壓力 （3 3）運動速度）運動速度 （4 4）環(huán)境溫度）環(huán)境溫度 （5 5）防污染的要求）防污染的要求 （6 6）綜合經(jīng)濟性）綜合經(jīng)濟性 總之，選擇液壓油時一是考慮液壓油的品種，二是考慮總之，選擇液壓油時一是考慮液壓油的品種，二是考慮 液壓油的粘度。液壓油的粘度。 20 一、液壓傳動工作介質(zhì)一、液壓傳動工作介質(zhì) 液壓工作介質(zhì)的污染與控制液壓工作介質(zhì)的污染與控制 1 1污染的種類及危害污

18、染的種類及危害 2 2污染的原因污染的原因 3 3污染的測定污染的測定 4 4污染等級污染等級 5. 5. 污染控制污染控制 21 二、液體靜力學二、液體靜力學 液體靜力學主要是討論液體靜止時的平衡規(guī)液體靜力學主要是討論液體靜止時的平衡規(guī) 律以及這些規(guī)律的應用。律以及這些規(guī)律的應用。 所謂所謂 “液體靜止液體靜止” 指的是液體內(nèi)部質(zhì)點間指的是液體內(nèi)部質(zhì)點間 沒有相對運動，不呈現(xiàn)粘性而言，至于盛裝液體沒有相對運動，不呈現(xiàn)粘性而言，至于盛裝液體 的容器，不論它是靜止的還是勻速、勻加速運動的容器，不論它是靜止的還是勻速、勻加速運動 都沒有關系。都沒有關系。 22 液體靜壓力液體靜壓力 二、液體靜力學

19、二、液體靜力學 作用在液體上的力有兩種，即質(zhì)量力和表面力。作用在液體上的力有兩種，即質(zhì)量力和表面力。 質(zhì)量力：單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力稱為單位質(zhì)量力，在數(shù)值上等于加速度。質(zhì)量力：單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力稱為單位質(zhì)量力，在數(shù)值上等于加速度。 表面力：是與液體相接觸的其它物體（如容器或其它液體）作用在液體上的力，表面力：是與液體相接觸的其它物體（如容器或其它液體）作用在液體上的力， 這是外力；也可以是一部分液體作用在另一部分液體上的力，這是內(nèi)力。這是外力；也可以是一部分液體作用在另一部分液體上的力，這是內(nèi)力。 單位面積上作用的表面力稱為應力，它有法向應力和切向應力之分。當液體靜單位面積上作用的表面

20、力稱為應力，它有法向應力和切向應力之分。當液體靜 止時，液體質(zhì)點間沒有相對運動，不存在摩擦力，所以靜止液體的表面力只有止時，液體質(zhì)點間沒有相對運動，不存在摩擦力，所以靜止液體的表面力只有 法向力。法向力。 液體內(nèi)某點處單位面積液體內(nèi)某點處單位面積A A上所受到的法向力上所受到的法向力F F之比，稱為壓力（靜壓力），之比，稱為壓力（靜壓力）， 即即 A F p A 0 lim 23 液體靜壓力特性液體靜壓力特性 二、液體靜力學二、液體靜力學 由于液體質(zhì)點間的凝聚力很小，不能受拉，只能由于液體質(zhì)點間的凝聚力很小，不能受拉，只能 受壓，所以液體的靜壓力具有兩個重要特性：受壓，所以液體的靜壓力具有兩個

21、重要特性： 1. 1. 液體靜壓力的方向總是作用在內(nèi)法線方向上；液體靜壓力的方向總是作用在內(nèi)法線方向上； 2. 2. 靜止液體內(nèi)任一點的液體靜壓力在各個方向上靜止液體內(nèi)任一點的液體靜壓力在各個方向上 都相等。都相等。 24 液體靜壓力基本方程液體靜壓力基本方程 二、液體靜力學二、液體靜力學 平衡狀態(tài)下，有平衡狀態(tài)下，有 p pA A= =p p0 0A A+ +F FG G 這里的這里的F FG G即為液柱的重量，即為液柱的重量， F FG G = =ghghA A 所以有所以有 p p= =p p0 0+ +ghgh 式中式中 g g為重力加速度。為重力加速度。 上式即為液體靜壓力的基本方程

22、。上式即為液體靜壓力的基本方程。 A h h Ap 0 Ap G F 重力作用下的靜止液體 p0 有一垂直小液柱，如圖所示。有一垂直小液柱，如圖所示。 25 液體靜壓力基本方程液體靜壓力基本方程 二、液體靜力學二、液體靜力學 1. 1. 靜止液體內(nèi)任一點處的壓力由兩部分組成，一部分是液面上的壓靜止液體內(nèi)任一點處的壓力由兩部分組成，一部分是液面上的壓 力力p p0 0，另一部分是，另一部分是gg與該點離液面深度與該點離液面深度h h的乘積。當液面上只受大氣壓力的乘積。當液面上只受大氣壓力 p pa a作用時，點作用時，點A A處的靜壓力則為處的靜壓力則為 p=p=p pa a+gh+gh。 2.

23、 2. 同一容器中同一液體內(nèi)的靜壓力隨液體深度同一容器中同一液體內(nèi)的靜壓力隨液體深度h h的增加而線性地增加。的增加而線性地增加。 3. 3. 連通器內(nèi)同一液體中深度連通器內(nèi)同一液體中深度h h相同的各點壓力都相等。由壓力相等的相同的各點壓力都相等。由壓力相等的 點組成的面稱為等壓面。在重力作用下靜止液體中的等壓面是一個水平面。點組成的面稱為等壓面。在重力作用下靜止液體中的等壓面是一個水平面。 ghpp o 26 帕斯卡原理（壓力傳遞）帕斯卡原理（壓力傳遞） 二、液體靜力學二、液體靜力學 根據(jù)靜壓力基本方程，盛放在密閉容器內(nèi)的液體，其根據(jù)靜壓力基本方程，盛放在密閉容器內(nèi)的液體，其 外加壓力外加

24、壓力p p0 0發(fā)生變化時，只要液體仍保持其原來的靜止狀發(fā)生變化時，只要液體仍保持其原來的靜止狀 態(tài)不變，液體中任一點的壓力均將發(fā)生同樣大小的變化。態(tài)不變，液體中任一點的壓力均將發(fā)生同樣大小的變化。 在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同 時傳到各點。這就是靜壓傳遞原理或稱帕斯卡原理。時傳到各點。這就是靜壓傳遞原理或稱帕斯卡原理。 27 帕斯卡原理的應用帕斯卡原理的應用 二、液體靜力學二、液體靜力學 如圖一個密閉容器，按帕斯卡原如圖一個密閉容器，按帕斯卡原 理，液壓缸內(nèi)壓力到處相等，理，液壓缸內(nèi)壓力到處相等， p1p2p1p2，于是，于是

25、F2F2F1A2/A1F1A2/A1 如果垂直液壓缸的活塞上沒有負如果垂直液壓缸的活塞上沒有負 載，則當略去活塞重量及其它阻載，則當略去活塞重量及其它阻 力時，不論怎樣推動水平液壓缸力時，不論怎樣推動水平液壓缸 的活塞，也不能在液體中形成壓的活塞，也不能在液體中形成壓 力，這說明液壓系統(tǒng)中的壓力是力，這說明液壓系統(tǒng)中的壓力是 由外界負載決定的。由外界負載決定的。 28 帕斯卡原理的應用舉例帕斯卡原理的應用舉例 二、液體靜力學二、液體靜力學 已知：已知：D=100mm, d=20mm,D=100mm, d=20mm, G=5000kg G=5000kg 求：求： F=F=？ G=mg=5000k

26、gx9.8m/sG=mg=5000kgx9.8m/s2 2 =49000N =49000N 由由 p1=p2 p1=p2 則則 F/(F/(d d2 2/4)=G/4)=G/（D D2 2/4)/4) F=(d F=(d2 2/D/D2 2)G)G =(202/1002)49000=1960N =(202/1002)49000=1960N 29 液體靜壓力基本方程物理意義液體靜壓力基本方程物理意義 二、液體靜力學二、液體靜力學 p0 hp h1 z0 h z z x A O )( 000 zzgpghpp 30 液體靜壓力基本方程物理意義液體靜壓力基本方程物理意義 二、液體靜力學二、液體靜力學

27、 常數(shù) 0 0 z g p z g p 常數(shù)gz p zg p 0 0 zgghzgghzg p pp 0 g p h p 將上式整理可得將上式整理可得 或或 這是液體靜壓力基本方程的另一種形式。這是液體靜壓力基本方程的另一種形式。 下面求玻璃管的液柱高度下面求玻璃管的液柱高度hphp： 得得 說明：壓力能與勢能的相互轉(zhuǎn)化。說明：壓力能與勢能的相互轉(zhuǎn)化。 31 液體靜壓力基本方程物理意義液體靜壓力基本方程物理意義 二、液體靜力學二、液體靜力學 靜止液體中單位質(zhì)量液體的壓力能和位能可靜止液體中單位質(zhì)量液體的壓力能和位能可 以互相轉(zhuǎn)換，但各點的總能量卻保持不變，即能以互相轉(zhuǎn)換，但各點的總能量卻保持

28、不變，即能 量守恒。量守恒。 32 壓力的表示方法壓力的表示方法 二、液體靜力學二、液體靜力學 壓力的表示法有兩種：絕對壓力和相對壓力。壓力的表示法有兩種：絕對壓力和相對壓力。 絕對壓力是以絕對真空作為基準所表示的壓力；絕對壓力是以絕對真空作為基準所表示的壓力； 相對壓力是以大氣壓力作為基準所表示的壓力。相對壓力是以大氣壓力作為基準所表示的壓力。 由于大多數(shù)測壓儀表所測得的壓力都是相對壓力，故相對壓力由于大多數(shù)測壓儀表所測得的壓力都是相對壓力，故相對壓力 也稱表壓力。絕對壓力與相對壓力的關系為也稱表壓力。絕對壓力與相對壓力的關系為 絕對壓力相對壓力大氣壓力絕對壓力相對壓力大氣壓力 如果液體中某

29、點處的絕對壓力小于大氣壓如果液體中某點處的絕對壓力小于大氣壓, ,這時在這個點上的這時在這個點上的 絕對壓力比大氣壓小的部分數(shù)值稱為真空度。即絕對壓力比大氣壓小的部分數(shù)值稱為真空度。即 真空度大氣壓絕對壓力真空度大氣壓絕對壓力 33 壓力的表示方法壓力的表示方法 二、液體靜力學二、液體靜力學 p O 34 壓力的單位壓力的單位 二、液體靜力學二、液體靜力學 我國法定壓力單位為帕斯卡，簡稱帕，符號為我國法定壓力單位為帕斯卡，簡稱帕，符號為PaPa，1Pa = 1 1Pa = 1 N/mN/m2 2。由于。由于PaPa太小，工程上常用其倍數(shù)單位兆帕（太小，工程上常用其倍數(shù)單位兆帕（MPaMPa）來

30、表示：）來表示： 1MPa = 101MPa = 106 6 Pa Pa 壓力單位及其它非法定計量單位的換算關系壓力單位及其它非法定計量單位的換算關系: : 1at1at（工程大氣壓）（工程大氣壓）=1kgf/cm=1kgf/cm2 2=9.8=9.810104 4 Pa Pa 1mH2O(1mH2O(米水柱米水柱)=9.8)=9.810103 3 Pa Pa 1mmHg(1mmHg(毫米汞柱毫米汞柱)=1.33)=1.3310102 2 Pa Pa 1bar(1bar(巴巴) = 10) = 105 5 Pa1.02kgf/cm Pa1.02kgf/cm2 2 35 液體靜壓力對固體壁面的作

31、用力液體靜壓力對固體壁面的作用力 二、液體靜力學二、液體靜力學 曲面上液壓作用力在某一方向上的分力等于靜壓力和曲面在曲面上液壓作用力在某一方向上的分力等于靜壓力和曲面在 該方向的垂直面內(nèi)投影面積的乘積。該方向的垂直面內(nèi)投影面積的乘積。 F FpApApDpD2 2/4 /4 液體靜壓力對固體壁面的作用力（固體壁面為平面）：液體靜壓力對固體壁面的作用力（固體壁面為平面）： pD F 36 液體靜壓力對固體壁面的作用力液體靜壓力對固體壁面的作用力 二、液體靜力學二、液體靜力學 液體靜壓力對固體壁面的作用力（固體壁面為曲面）：液體靜壓力對固體壁面的作用力（固體壁面為曲面）： F p d p d F

32、FpApd2/4 37 三、液體動力學三、液體動力學 主要包括三個基本方程：流量連續(xù)性方程、主要包括三個基本方程：流量連續(xù)性方程、 伯努利方程和動量方程。伯努利方程和動量方程。 這三個方程是剛體力學中質(zhì)量守恒、能量這三個方程是剛體力學中質(zhì)量守恒、能量 守恒以及動量守恒在流體力學中的具體體現(xiàn)。守恒以及動量守恒在流體力學中的具體體現(xiàn)。 前兩個用來解決壓力、流速和流量之間的前兩個用來解決壓力、流速和流量之間的 關系，后一個則用來解決流動液體與固體壁面關系，后一個則用來解決流動液體與固體壁面 之間的相互作用力問題。之間的相互作用力問題。 38 基本概念基本概念 三、液體動力學三、液體動力學 理想液體：

33、既無粘性又不可壓縮的液體稱為理想液體。理想液體：既無粘性又不可壓縮的液體稱為理想液體。 定常流動：液體流動時，若液體中任何一點的壓力、速度定常流動：液體流動時，若液體中任何一點的壓力、速度 和密度都不隨時間而變化，則這種流動就稱為定常流動。否則，和密度都不隨時間而變化，則這種流動就稱為定常流動。否則， 只要壓力、速度和密度有一個量隨時間變化，則這種流動就稱只要壓力、速度和密度有一個量隨時間變化，則這種流動就稱 為非定常流動。為非定常流動。 一維流動：當液體整個地作線形流動時，稱為一維流動。一維流動：當液體整個地作線形流動時，稱為一維流動。 39 基本概念基本概念 三、液體動力學三、液體動力學

34、40 基本概念基本概念 三、液體動力學三、液體動力學 跡線：流動液體的某一質(zhì)點在某一時間間隔內(nèi)在空間的運動軌跡。跡線：流動液體的某一質(zhì)點在某一時間間隔內(nèi)在空間的運動軌跡。 流線 u1 u2 u3 u4 u5 A1A2 s 流線：表示某一瞬時，液流中各流線：表示某一瞬時，液流中各 處質(zhì)點運動狀態(tài)的一條條曲線。在此處質(zhì)點運動狀態(tài)的一條條曲線。在此 瞬時，流線上各質(zhì)點速度方向與該線瞬時，流線上各質(zhì)點速度方向與該線 相切。在定常流動時，流線不隨時間相切。在定常流動時，流線不隨時間 而變化，這樣流線就與跡線重合。由而變化，這樣流線就與跡線重合。由 于流動液體中任一質(zhì)點在某一瞬時只于流動液體中任一質(zhì)點在某

35、一瞬時只 能有一個速度，所以流線之間不可能能有一個速度，所以流線之間不可能 相交，也不可能突然轉(zhuǎn)折。相交，也不可能突然轉(zhuǎn)折。 41 基本概念基本概念 三、液體動力學三、液體動力學 流束：在液體的流動空間中任意畫一不屬流線的封閉曲線，沿經(jīng)流束：在液體的流動空間中任意畫一不屬流線的封閉曲線，沿經(jīng) 過此封閉曲線上的每一點作流線，由這些流線組合的表面稱為流管。過此封閉曲線上的每一點作流線，由這些流線組合的表面稱為流管。 流管內(nèi)的流線群稱為流束。流管內(nèi)的流線群稱為流束。 通流截面：流束中與所有流線正交的截面稱為通流截面。截面上通流截面：流束中與所有流線正交的截面稱為通流截面。截面上 每點處的流動速度都垂

36、直于這個面。每點處的流動速度都垂直于這個面。 流管和流束通流截面 A B 42 基本概念基本概念 三、液體動力學三、液體動力學 平行流動：流線彼此平行的流動。平行流動：流線彼此平行的流動。 緩變流動：流線夾角很小或流線曲率半徑很大的流動。緩變流動：流線夾角很小或流線曲率半徑很大的流動。 平行流動和緩變流動都可算是一維流動。平行流動和緩變流動都可算是一維流動。 單位時間內(nèi)通過某通流截面的液體的體積稱為流量。單位時間內(nèi)通過某通流截面的液體的體積稱為流量。 流速：液體質(zhì)點在單位時間內(nèi)流經(jīng)的距離。流速：液體質(zhì)點在單位時間內(nèi)流經(jīng)的距離。 平均流速：平均流速： v vq/Aq/A 43 基本概念基本概念

37、三、液體動力學三、液體動力學 靜止液體內(nèi)任意點處的壓力在各個方向靜止液體內(nèi)任意點處的壓力在各個方向 上都是相等的，可是在流動液體內(nèi)，由于慣上都是相等的，可是在流動液體內(nèi)，由于慣 性力和粘性力的影響，任意點處在各個方向性力和粘性力的影響，任意點處在各個方向 上的壓力并不相等，但數(shù)值相差甚微。當慣上的壓力并不相等，但數(shù)值相差甚微。當慣 性力很小，且把液體當作理想液體時，流動性力很小，且把液體當作理想液體時，流動 液體內(nèi)任意點處的壓力在各個方向上的數(shù)值液體內(nèi)任意點處的壓力在各個方向上的數(shù)值 可以看作是相等的。可以看作是相等的。 44 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 三、液體動力學三、液體動力學 假設液體作定常

38、流動，且不可壓縮。任取一流管，兩端通流截假設液體作定常流動，且不可壓縮。任取一流管，兩端通流截 面面積為面面積為A1A1、A2A2，在流管中取一微小流束，流束兩端的截面積分別，在流管中取一微小流束，流束兩端的截面積分別 為為dA1dA1和和dA2dA2，在微小截面上各點的速度可以認為是相等的，且分別，在微小截面上各點的速度可以認為是相等的，且分別 為為u1u1和和u2u2。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在dtdt時間內(nèi)流入此微小流束的質(zhì)量時間內(nèi)流入此微小流束的質(zhì)量 應等于此微小流束流出的質(zhì)量應等于此微小流束流出的質(zhì)量 u1dA1dtu1dA1dt u2dA2dt u2dA2dt u1

39、dA1 u1dA1u2dA2 u2dA2 對整個流管：對整個流管： 2 22 1 11 AA dAudAu dA 1 A1 A2 dA 2 u2 連續(xù)性方程推導簡圖 u1 45 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 三、液體動力學三、液體動力學 從而從而 q1q1q2q2 如用平均流速表示，得如用平均流速表示，得 v1A1v1A1v2A2v2A2 由于兩通流截面是任意取的，故有由于兩通流截面是任意取的，故有 q qvAvA常數(shù)常數(shù) 上式稱為不可壓縮液體作定常流動時的連續(xù)性方程。上式稱為不可壓縮液體作定常流動時的連續(xù)性方程。 它說明它說明: : 1. 1. 通過流管任一通流截面的流量相等。通過流管任一通流截面的

40、流量相等。 2. 2. 液體的流速與管道通流截面積成反比。液體的流速與管道通流截面積成反比。 3. 3. 在具有分歧的管路中有在具有分歧的管路中有q1=q2+q3q1=q2+q3的關系。的關系。 46 伯努利方程伯努利方程 三、液體動力學三、液體動力學 伯努利方程就是能量守恒定律在流動液體中的表現(xiàn)形式。伯努利方程就是能量守恒定律在流動液體中的表現(xiàn)形式。 gdAds dz ds pdA dA dAds s p p)( 流動液體上的作用力 z o 在微小流束上，取截面在微小流束上，取截面 積為積為dAdA，長為，長為dsds的微元體，的微元體， 現(xiàn)研究理想液體定常流動條現(xiàn)研究理想液體定常流動條 件

41、下在重力場中沿流線運動件下在重力場中沿流線運動 時其力的平衡關系。時其力的平衡關系。 47 伯努利方程伯努利方程 三、液體動力學三、液體動力學 微元體的所受的重力為：微元體的所受的重力為： As s p pApd)d(d 微元體在定常流動下的加速度為：微元體在定常流動下的加速度為： s u u t s s u t u a d d d d gdAds 壓力作用在兩端面上的力為：壓力作用在兩端面上的力為： gdAds dz ds pdA dA dAds s p p)( 流動液體上的作用力 z o 48 伯努利方程伯努利方程 三、液體動力學三、液體動力學 s u usAsAgAs s p pApF

42、ddcosddd)d(d 上式簡化后可得上式簡化后可得 0 1 s u u s z g s p p p，z z，u u只是只是s s的函數(shù)，進一步簡化得的函數(shù)，進一步簡化得 0 1 udugdzdp 上式即為重力場中，理想液體沿流線作定常流動時的運動方程，上式即為重力場中，理想液體沿流線作定常流動時的運動方程， 即歐拉運動方程。即歐拉運動方程。 由牛頓第二定律，微元體的力平衡方程為：由牛頓第二定律，微元體的力平衡方程為： 49 伯努利方程伯努利方程 三、液體動力學三、液體動力學 沿流線對歐拉運動方程積分得沿流線對歐拉運動方程積分得 C 2 2 u gz p 上式兩邊同除以上式兩邊同除以g g

43、得得 g u z g p g u z g p 22 2 2 2 2 2 1 1 1 以上兩式即為理想液體作定常流動的伯努利方程。以上兩式即為理想液體作定常流動的伯努利方程。 50 伯努利方程的物理意義伯努利方程的物理意義 三、液體動力學三、液體動力學 第一項為單位重量第一項為單位重量 液體的壓力能稱為比壓液體的壓力能稱為比壓 能（能（p/gp/g）；）； 第二項為單位重量第二項為單位重量 液體的位能稱為比位能液體的位能稱為比位能 （z z）；）； 第三項為單位重量第三項為單位重量 液體的動能稱為比動能液體的動能稱為比動能 （u u2 2/2g/2g）。）。 z1 z2 p1/g p2/g u1

44、2/2g u22/2g H 51 實際液體流束的伯努利方程實際液體流束的伯努利方程 三、液體動力學三、液體動力學 實際液體都具有粘性，因此液體在流動時還需克服由于實際液體都具有粘性，因此液體在流動時還需克服由于 粘性所引起的摩擦阻力，這必然要消耗能量，設因粘性消耗粘性所引起的摩擦阻力，這必然要消耗能量，設因粘性消耗 的能量為的能量為hwhw，則實際液體微小流束的伯努利方程為，則實際液體微小流束的伯努利方程為 gh u gz pu gz p w 2 2 1 2 2 1 1 1 22 52 實際液體流束的伯努利方程實際液體流束的伯努利方程 三、液體動力學三、液體動力學 將微小流束擴大到總流，由于在

45、通流截面上速度將微小流束擴大到總流，由于在通流截面上速度u u 是一個變是一個變 量，若用平均流速代替，則必然引起動能偏差，故必須引入動能量，若用平均流速代替，則必然引起動能偏差，故必須引入動能 修正系數(shù)。于是實際液體總流的伯努利方程為修正系數(shù)。于是實際液體總流的伯努利方程為 gh va gz pva gz p w 22 2 22 1 2 2 11 1 1 式中式中 hw-hw-由液體粘性引起的能量損失；由液體粘性引起的能量損失； 1 1，2 2-動能修正系數(shù)，一般在紊流時取動能修正系數(shù)，一般在紊流時取1 1，層流時，層流時 取取2 2。 53 伯努利方程應用實例伯努利方程應用實例 三、液體動

46、力學三、液體動力學 例例1 1 求側壁孔口流出速度。求側壁孔口流出速度。 條件條件: : p1 p1和和p2p2； h h高；高； 以小孔中心線為基準，以小孔中心線為基準， 1=11=1。 h 11 p1 2 2 p2 側壁孔流出速度 54 伯努利方程應用實例伯努利方程應用實例 三、液體動力學三、液體動力學 例例2 2 文丘利流量計。文丘利流量計。 條件條件: : 選取兩個通流截面選取兩個通流截面: : A1 v1 p1, A2 v2 A1 v1 p1, A2 v2 p2p2 1= 1= 2=12=1 2 2 A2 p2 h 水銀 1 1 q v1 v2 A1 文丘利流量計 p1 55 伯努利

47、方程應用實例伯努利方程應用實例 三、液體動力學三、液體動力學 例例3 3 求液壓泵的最大吸油高度。求液壓泵的最大吸油高度。 h 2 2 11 液壓泵的最大吸油高度 56 伯努利方程應用實例伯努利方程應用實例 三、液體動力學三、液體動力學 例例4 4 試運用連續(xù)性方試運用連續(xù)性方 程和伯努利方程分析變截程和伯努利方程分析變截 面水平管道各處的壓力情面水平管道各處的壓力情 況。況。 條件條件: : A1A2A3 A1A2A3 比較比較: : 流速和壓力的大小。流速和壓力的大小。 h 3 3 2 2 1 1 A1 A2 A3 v1 v2 v3 p1 p2 p3 變截面水平管道各處的壓力分布 57 動

48、量方程動量方程 三、液體動力學三、液體動力學 液體作用在固體壁面上的力，用動量定理來求解比較方便。液體作用在固體壁面上的力，用動量定理來求解比較方便。 動量定理：作用在物體上的力的大小等于物體在力作用方向上動量定理：作用在物體上的力的大小等于物體在力作用方向上 的動量的變化率，即的動量的變化率，即 dt vmd F )( 58 動量方程動量方程 三、液體動力學三、液體動力學 1 1）取分離體）取分離體: : 2 2）微元的動量變化是）微元的動量變化是: : v1 v2 dA ds s1 A A A A s2 B B B B 液流動量方程推導簡圖 u 3 3）動量變化率是）動量變化率是: : 4

49、)4)實際對液體的作用力合力為實際對液體的作用力合力為 1 1、2 2為動量修正系數(shù)，一般在紊流時為動量修正系數(shù)，一般在紊流時1 1，層流時，層流時1.331.33。 12 11122212 )()()( vdtqvdtq vdtvAvdtvAvmdvmdmvd )()( )( 1212 ss dt dq vvq dt vmd )()( 121122 ss dt dq uuqF 59 動量方程應用實例動量方程應用實例 三、液體動力學三、液體動力學 例例1 1：計算圖示液：計算圖示液 體對彎管的作用力體對彎管的作用力 步驟：步驟： 1.1.取控制體積；取控制體積； 2.2.受力分析；受力分析；

50、3.3.動量方程；動量方程； 4.4.求未知力。求未知力。 Ox y a 2 2 1 1 p 1 p 2 v F x F F y 液 體 對 彎 管 的 作 用 力 A 1 A 2 F2 F1 )( 1122 uuqF 60 四、定常管流的壓力損失計算四、定常管流的壓力損失計算 在液壓傳動中，能量損失主要表現(xiàn)為壓力損失，壓力在液壓傳動中，能量損失主要表現(xiàn)為壓力損失，壓力 損失分為兩類：沿程壓力損失和局部壓力損失。損失分為兩類：沿程壓力損失和局部壓力損失。 沿程壓力損失：油液沿等直徑直管流動時所產(chǎn)生的壓沿程壓力損失：油液沿等直徑直管流動時所產(chǎn)生的壓 力損失，這類壓力損失是由液體流動時的內(nèi)、外摩擦

51、力所力損失，這類壓力損失是由液體流動時的內(nèi)、外摩擦力所 引起的。引起的。 局部壓力損失：是油液流經(jīng)局部障礙（如彎管、接頭、局部壓力損失：是油液流經(jīng)局部障礙（如彎管、接頭、 管道截面突然擴大或收縮）時，由于液流的方向和速度的管道截面突然擴大或收縮）時，由于液流的方向和速度的 突然變化，在局部形成旋渦引起油液質(zhì)點間，以及質(zhì)點與突然變化，在局部形成旋渦引起油液質(zhì)點間，以及質(zhì)點與 固體壁面間相互碰撞和劇烈摩擦而產(chǎn)生的壓力損失。固體壁面間相互碰撞和劇烈摩擦而產(chǎn)生的壓力損失。 61 流態(tài)、雷諾數(shù)流態(tài)、雷諾數(shù) 層流：液體質(zhì)點互不干擾，液體的流動呈線性或?qū)訝?，且平行層流：液體質(zhì)點互不干擾，液體的流動呈線性或?qū)?/p>

52、狀，且平行 于管道軸線；于管道軸線； 湍流：液體質(zhì)點的運動雜亂無章，除了平行于管道軸線的運動湍流：液體質(zhì)點的運動雜亂無章，除了平行于管道軸線的運動 以外，還存在著劇烈的橫向運動。以外，還存在著劇烈的橫向運動。 a a）層流）層流b b）層流開始破壞）層流開始破壞 c c）流動趨于湍流）流動趨于湍流 d d）湍流）湍流 液流狀態(tài)液流狀態(tài) 四、定常管流的壓力損失計算四、定常管流的壓力損失計算 62 層流和湍流是兩種不同性質(zhì)的流態(tài)。層流和湍流是兩種不同性質(zhì)的流態(tài)。 層流時，液體流速較低，質(zhì)點受粘性制約，不能隨意運動，層流時，液體流速較低，質(zhì)點受粘性制約，不能隨意運動， 粘性力起主導作用；粘性力起主導

53、作用； 湍流時，液體流速較高，粘性的制約作用減弱，慣性力起主湍流時，液體流速較高，粘性的制約作用減弱，慣性力起主 導作用。導作用。 液體流動時，究竟是層流還是湍流，要用雷諾數(shù)來判定。液體流動時，究竟是層流還是湍流，要用雷諾數(shù)來判定。 流態(tài)、雷諾數(shù)流態(tài)、雷諾數(shù) 四、定常管流的壓力損失計算四、定常管流的壓力損失計算 63 流態(tài)、雷諾數(shù)流態(tài)、雷諾數(shù) 四、定常管流的壓力損失計算四、定常管流的壓力損失計算 64 vd Re 上臨界雷諾數(shù)：由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鲿r的雷諾數(shù)。上臨界雷諾數(shù)：由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鲿r的雷諾數(shù)。 下臨界雷諾數(shù)：由湍流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r的雷諾數(shù)。下臨界雷諾數(shù)：由湍流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r的雷諾數(shù)。 臨界雷諾數(shù)

54、：下臨界雷諾數(shù)臨界雷諾數(shù)：下臨界雷諾數(shù) 當液流的實際流動時的雷諾數(shù)小于臨界雷諾數(shù)時，液流為層流，反當液流的實際流動時的雷諾數(shù)小于臨界雷諾數(shù)時，液流為層流，反 之液流則為湍流。常見的液流管道的臨界雷諾數(shù)可由實驗求得。之液流則為湍流。常見的液流管道的臨界雷諾數(shù)可由實驗求得。 實驗表明真正決定液流流動狀態(tài)的是用管內(nèi)的平均流速實驗表明真正決定液流流動狀態(tài)的是用管內(nèi)的平均流速v v、液體的、液體的 運動粘度運動粘度、管徑、管徑d d三個數(shù)所組成的一個稱為雷諾數(shù)三個數(shù)所組成的一個稱為雷諾數(shù)ReRe的無量綱數(shù)，即的無量綱數(shù)，即 流態(tài)、雷諾數(shù)流態(tài)、雷諾數(shù) 四、定常管流的壓力損失計算四、定常管流的壓力損失計算

55、65 流態(tài)、雷諾數(shù)流態(tài)、雷諾數(shù) 四、定常管流的壓力損失計算四、定常管流的壓力損失計算 常見液流管道的臨界雷諾數(shù)常見液流管道的臨界雷諾數(shù) 管道的材料與形狀管道的材料與形狀 臨界雷諾臨界雷諾 數(shù)數(shù) 管道的材料與形狀管道的材料與形狀臨界雷諾臨界雷諾 數(shù)數(shù) 光滑的金屬圓管光滑的金屬圓管2000-23202000-2320帶槽裝的同心環(huán)狀縫隙帶槽裝的同心環(huán)狀縫隙700700 橡膠軟管橡膠軟管1600-20001600-2000帶槽裝的偏心環(huán)狀縫隙帶槽裝的偏心環(huán)狀縫隙400400 光滑的同心環(huán)狀縫隙光滑的同心環(huán)狀縫隙11001100圓柱形滑閥閥口圓柱形滑閥閥口260260 光滑的偏心環(huán)狀縫隙光滑的偏心環(huán)狀

56、縫隙10001000錐狀閥口錐狀閥口20-10020-100 66 影響液體流動的力主要有慣性力和粘性力，雷諾數(shù)就是慣性力對粘性影響液體流動的力主要有慣性力和粘性力，雷諾數(shù)就是慣性力對粘性 力的無因次比值。力的無因次比值。 對于非圓截面管道來說，對于非圓截面管道來說，ReRe可用下式來計算可用下式來計算 ReRe4vR/4vR/ 式中，式中，R R為通流截面的水力半徑。它等于液流的有效截面積為通流截面的水力半徑。它等于液流的有效截面積A A和它的和它的 濕周濕周（通流截面上與液體接觸的固體壁面的周長）之比，即（通流截面上與液體接觸的固體壁面的周長）之比，即 R RA /A / 水力半徑對管道通

57、流能力影響很大，水力半徑大，表明液流與管壁水力半徑對管道通流能力影響很大，水力半徑大，表明液流與管壁 接觸少，通流能力大；水力半徑小，表明液流與管壁接觸多，通流能力接觸少，通流能力大；水力半徑小，表明液流與管壁接觸多，通流能力 小，易堵塞。小，易堵塞。 流態(tài)、雷諾數(shù)流態(tài)、雷諾數(shù) 四、定常管流的壓力損失計算四、定常管流的壓力損失計算 67 沿程壓力損失沿程壓力損失 四、定常管流的壓力損失計算四、定常管流的壓力損失計算 液體在直管中流動時的壓力損失稱為沿程壓力液體在直管中流動時的壓力損失稱為沿程壓力 損失。它除與管道的長度、內(nèi)徑和液體的流速、粘損失。它除與管道的長度、內(nèi)徑和液體的流速、粘 度等有關

58、外，還與液體的流動狀態(tài)有關。液體在圓度等有關外，還與液體的流動狀態(tài)有關。液體在圓 管中的層流流動是液壓傳動中最常見的現(xiàn)象，在設管中的層流流動是液壓傳動中最常見的現(xiàn)象，在設 計和使用液壓系統(tǒng)時就希望管道中的液流保持這種計和使用液壓系統(tǒng)時就希望管道中的液流保持這種 狀態(tài)。狀態(tài)。 68 沿程壓力損失（層流）沿程壓力損失（層流） 四、定常管流的壓力損失計算四、定常管流的壓力損失計算 （1 1）液流在通流截面上的速度分布規(guī)律）液流在通流截面上的速度分布規(guī)律 r rd dr r u u d d l l r r p p1 1p p2 2 圓管中的層流圓管中的層流 液體在一直徑為液體在一直徑為d d 的圓管中

59、自左向右作層流流動。在管道中取一的圓管中自左向右作層流流動。在管道中取一 軸線與管道軸線重合的微小圓柱體，在軸線方向上的受力平衡方程為軸線與管道軸線重合的微小圓柱體，在軸線方向上的受力平衡方程為 (p1-p2)r (p1-p2)r2 2-2rl=0-2rl=0 由牛頓內(nèi)摩擦定律可知由牛頓內(nèi)摩擦定律可知 =-=-du/drdu/dr 式中負號表示流速式中負號表示流速u u隨隨r r的增加而降低，將此式代入上式積分可得的增加而降低，將此式代入上式積分可得 69 沿程壓力損失（層流）沿程壓力損失（層流） 四、定常管流的壓力損失計算四、定常管流的壓力損失計算 由邊界條件：當由邊界條件：當 r=d/2r

60、=d/2時，時，u=0u=0， 可得積分常數(shù)可得積分常數(shù)C C r=0r=0 2 21 16 d l pp C ) 4 ( 4 2 2 21 r d l pp u 2 21 max 16 d l pp u Cr l pp u 2 21 4 70 沿程壓力損失（層流）沿程壓力損失（層流） 四、定常管流的壓力損失計算四、定常管流的壓力損失計算 （2 2）圓管中的流量）圓管中的流量 通過整個通流截面的流量可由對上式積分求得，即通過整個通流截面的流量可由對上式積分求得，即 p l d rdrr d l pp udAq d A 128 2) 4 ( 4 4 2 2 2 0 21 圓管通流截面上的平均流速