流體力學基礎(chǔ)學

1、流體力學基礎(chǔ)流體力學基礎(chǔ)液壓流體力學基礎(chǔ)液壓流體力學基礎(chǔ) 力是物體運動的根本原因力是物體運動的根本原因 所謂力學就是研究物體機械運動的科學所謂力學就是研究物體機械運動的科學 由于研究對象的不同，力學有許多分支；由于研究對象的不同，力學有許多分支；流體力學是以流體為對象，主要研究流體與流體和流體與固體之間流體力學是以流體為對象，主要研究流體與流體和流體與固體之間的作用力與反作用力，也就是研究流體機械的運動規(guī)律，并把這的作用力與反作用力，也就是研究流體機械的運動規(guī)律，并把這些規(guī)律應(yīng)用到有關(guān)的工程技術(shù)部門中去。些規(guī)律應(yīng)用到有關(guān)的工程技術(shù)部門中去。 液壓流體力學是研究流體整體機械運動的普遍規(guī)律，以液壓

2、流體力學是研究流體整體機械運動的普遍規(guī)律，以及應(yīng)用這些規(guī)律進行液壓技術(shù)工程計算的科學及應(yīng)用這些規(guī)律進行液壓技術(shù)工程計算的科學 液壓傳動是以油液為工作介質(zhì)，通過油液進行能量轉(zhuǎn)換液壓傳動是以油液為工作介質(zhì)，通過油液進行能量轉(zhuǎn)換和傳遞的傳動方式。和傳遞的傳動方式。 液壓流體力學是液壓、氣動系統(tǒng)、元件工作過程及流體動液壓流體力學是液壓、氣動系統(tǒng)、元件工作過程及流體動力計算的理論基礎(chǔ)，是正確分析利用這些系統(tǒng)和元件的理論依據(jù)力計算的理論基礎(chǔ)，是正確分析利用這些系統(tǒng)和元件的理論依據(jù)液壓流體力學基礎(chǔ)液壓流體力學基礎(chǔ)n液壓油液壓油n液體靜力學基礎(chǔ)液體靜力學基礎(chǔ)n流動動力學流動動力學n管道流動（液體流動時的壓力損

3、失）管道流動（液體流動時的壓力損失）n孔口流動（流量調(diào)節(jié)）孔口流動（流量調(diào)節(jié)）n縫隙流動（泄漏）縫隙流動（泄漏）n液壓沖擊及孔穴現(xiàn)象液壓沖擊及孔穴現(xiàn)象 液壓傳動是以液體作為工作介質(zhì)進行能量傳遞的，因液壓傳動是以液體作為工作介質(zhì)進行能量傳遞的，因此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此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理，合理設(shè)計本力學規(guī)律，對于正確理解液壓傳動的基本原理，合理設(shè)計和使用液壓系統(tǒng)都是非常必要的。和使用液壓系統(tǒng)都是非常必要的。第一節(jié)、液壓油液壓油第一節(jié)、液壓油液壓油液壓液壓 系統(tǒng)系統(tǒng) 失效失效 70 and 90

4、% 液壓系統(tǒng)失效是由液壓系統(tǒng)失效是由差的油液環(huán)境造成的差的油液環(huán)境造成的液壓元件要達到理想性液壓元件要達到理想性能和使用壽命，很大程能和使用壽命，很大程度取決于使用的油液，度取決于使用的油液，第一節(jié)、液壓油第一節(jié)、液壓油物理性質(zhì)物理性質(zhì)分類分類污染與控制污染與控制選用選用密度密度可壓縮性可壓縮性粘度粘度一、液壓油的主要物理性質(zhì)一、液壓油的主要物理性質(zhì)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)連續(xù)介質(zhì)假設(shè)由于流體力學研究流體宏觀表象的運動，并不顧由于流體力學研究流體宏觀表象的運動，并不顧及它的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，因此我們以宏觀的質(zhì)點作及它的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，因此我們以宏觀的質(zhì)點作為介質(zhì)的基本單位為介質(zhì)的基本單位一個質(zhì)點可以包含一群分子

5、，質(zhì)點的運動參數(shù)即一個質(zhì)點可以包含一群分子，質(zhì)點的運動參數(shù)即為該群分子運動參數(shù)的統(tǒng)計平均值，并且認為介為該群分子運動參數(shù)的統(tǒng)計平均值，并且認為介質(zhì)質(zhì)點與質(zhì)點間沒有間斷的間隙，而是連綿不斷質(zhì)質(zhì)點與質(zhì)點間沒有間斷的間隙，而是連綿不斷組成的，即把流體看成具有延續(xù)性的連續(xù)介質(zhì)組成的，即把流體看成具有延續(xù)性的連續(xù)介質(zhì)這樣，在流體中的運動參數(shù)將是空間點坐標和時間這樣，在流體中的運動參數(shù)將是空間點坐標和時間的連續(xù)函數(shù)，可以采用數(shù)學工具來處理解決問題的連續(xù)函數(shù)，可以采用數(shù)學工具來處理解決問題（一）、流體的密度（一）、流體的密度嚴格的定義嚴格的定義：流體質(zhì)量在空間點上的密集程度：流體質(zhì)量在空間點上的密集程度定義

6、定義單位單位， 物理上指體積趨向于空間中的一個點物理上指體積趨向于空間中的一個點一般定義一般定義: :密度是指單位體積內(nèi)液體所具有的質(zhì)量密度是指單位體積內(nèi)液體所具有的質(zhì)量Vm對于均質(zhì)流體對于均質(zhì)流體密度是空間點密度是空間點坐標坐標和時間的函數(shù)和時間的函數(shù) 密度與流體溫度、壓力有關(guān)，隨壓力的升高而增大，隨密度與流體溫度、壓力有關(guān)，隨壓力的升高而增大，隨著溫度的升高而減小。即密度還是溫度、壓力的函數(shù)，這個著溫度的升高而減小。即密度還是溫度、壓力的函數(shù)，這個函數(shù)稱為為流體的狀態(tài)方程函數(shù)稱為為流體的狀態(tài)方程但在通常的使用壓力和溫度但在通常的使用壓力和溫度范圍內(nèi)對密度的影響都極小，范圍內(nèi)對密度的影響都極

7、小，一般情況下可視液壓油的密一般情況下可視液壓油的密度為常數(shù)，其密度值為度為常數(shù)，其密度值為900 900 kg/m3kg/m3。 體積彈性（彈性模量）系數(shù)體積彈性（彈性模量）系數(shù)液體受壓力作用，體積會減小的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性液體受壓力作用，體積會減小的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性工程上常用用體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)來表工程上常用用體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)來表示壓縮性，即體積彈性系數(shù)示壓縮性，即體積彈性系數(shù)體積彈體積彈性系數(shù)性系數(shù)單位：單位：MPaMPa物理物理意義意義當溫度不變時，產(chǎn)生一個單位當溫度不變時，產(chǎn)生一個單位體積的相對變化量所需要的壓體積的相對變化量所需要的壓力變化量力變化量,k,k越大，表示流

8、體越越大，表示流體越不容易被壓縮不容易被壓縮注意注意三個三個問題問題含氣量對壓縮性的影響含氣量對壓縮性的影響等效體積彈性系數(shù)計算等效體積彈性系數(shù)計算液壓彈簧的概念、剛度系數(shù)的計算、影響液壓彈簧的概念、剛度系數(shù)的計算、影響（二）、流體的可壓縮性（二）、流體的可壓縮性體積彈性（彈性模量）系數(shù)體積彈性（彈性模量）系數(shù)封閉在容器內(nèi)的液體在外力作封閉在容器內(nèi)的液體在外力作用下的情況極像一根彈簧用下的情況極像一根彈簧外力增大，體積減小；外力增大，體積減?。煌饬p小，體積增大。外力減小，體積增大。在液體承壓面積在液體承壓面積A不變時不變時,可以通過壓可以通過壓力變化力變化 體積變化體積變化 （ 為液柱長度變

9、化值）和體積模量為液柱長度變化值）和體積模量求出它的液壓彈簧剛度，即：求出它的液壓彈簧剛度，即：VA llpFA/2hFA KklV 含氣量對壓縮性的影響含氣量對壓縮性的影響液壓油液的可壓縮性對液壓傳動系統(tǒng)的動態(tài)性能影響較大，液壓油液的可壓縮性對液壓傳動系統(tǒng)的動態(tài)性能影響較大，但當液壓傳動系統(tǒng)在靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）下工作時，一般可以不但當液壓傳動系統(tǒng)在靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）下工作時，一般可以不予考慮。予考慮。在液壓傳動技術(shù)中，在液壓傳動技術(shù)中，液壓油液最重要的液壓油液最重要的特性是它的可壓縮特性是它的可壓縮性和粘性。性和粘性。（三）、粘性（三）、粘性dyduAF1 粘性的概念粘性的概念液體流動時分子間產(chǎn)液體流動

10、時分子間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)2 牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓內(nèi)摩擦定律3 粘性的物理實質(zhì)粘性的物理實質(zhì) 速度梯度：在垂直速度速度梯度：在垂直速度方向上的速度變化率方向上的速度變化率流體抵抗剪切變形的能力流體抵抗剪切變形的能力dydu注意：流體只有在流動時才呈現(xiàn)粘性，靜止時不呈現(xiàn)粘性注意：流體只有在流動時才呈現(xiàn)粘性，靜止時不呈現(xiàn)粘性粘性的度量粘性的度量-粘度粘度4粘性的度量粘性的度量-粘度粘度液體粘性的大??；流體抵抗剪切變形的能力的度液體粘性的大?。涣黧w抵抗剪切變形的能力的度量，粘性大，這種能力強量，粘性大，這種能力強粘度粘度概念概念表表示示方方法法動力粘度動力粘度運動粘度運動粘度相對粘度相

11、對粘度液體在單位速度梯度下流動時接觸層間液體在單位速度梯度下流動時接觸層間的單位面積上的內(nèi)摩擦力，表征液體粘的單位面積上的內(nèi)摩擦力，表征液體粘性的內(nèi)摩擦系數(shù)，直接表示粘性的大小。性的內(nèi)摩擦系數(shù)，直接表示粘性的大小。單位為帕單位為帕秒（秒（Pas）動力粘度與該液體密度的比值，運動粘動力粘度與該液體密度的比值，運動粘度的單位為度的單位為m2/s沒有物理意義沒有物理意義我國液壓油的牌號采用運動粘度：我國液壓油的牌號采用運動粘度： N32號液壓油，號液壓油，就是指此種油在就是指此種油在40時運動粘度的平均值為時運動粘度的平均值為32厘斯厘斯恩氏粘度恩氏粘度1Pas = 10P（泊）（泊）= 1000

12、cP（厘泊）（厘泊） 1P（泊）（泊）= 100 cP（厘泊）（厘泊）1 m2 /s=104 St（斯）（斯）=106 cSt（厘斯）（厘斯） 粘性的度量粘性的度量-粘度粘度n即將即將200 ml被測液體裝入恩氏粘度計中，在某一溫度下，測被測液體裝入恩氏粘度計中，在某一溫度下，測出液體經(jīng)容器底部直徑小孔流盡所需的時間出液體經(jīng)容器底部直徑小孔流盡所需的時間t1，與同體積的蒸，與同體積的蒸餾水在餾水在20時流過同一小孔所需的時間時流過同一小孔所需的時間t2（通常（通常t2=52s）的）的比值比值210ttEtn恩氏粘度與運動粘度之間的換算關(guān)系式為：恩氏粘度與運動粘度之間的換算關(guān)系式為： EE31.

13、631.7)102 (100)(2121EEcEbEaE5調(diào)合油的粘度調(diào)合油的粘度把兩種不同粘度的液壓油按適當?shù)谋壤旌掀鸢褍煞N不同粘度的液壓油按適當?shù)谋壤旌掀饋硎褂?，這就是調(diào)合油來使用，這就是調(diào)合油。n式中式中 E1、E2 混合前兩種油液混合前兩種油液的粘度，取的粘度，取E1E2；n E 混合后的調(diào)合油粘度；混合后的調(diào)合油粘度；na、b參與調(diào)合的兩種油液所占參與調(diào)合的兩種油液所占的百分數(shù)的百分數(shù)（a+ b=100）；nc實驗系數(shù)，實驗系數(shù)，粘性的度量粘性的度量-粘度粘度粘度和壓力、溫度的關(guān)系粘度和壓力、溫度的關(guān)系n6粘溫特性粘溫特性n7粘壓特性粘壓特性液體的粘度隨溫度變化的性質(zhì)液體的粘度隨

14、溫度變化的性質(zhì)液體的粘度隨壓力變化的性質(zhì)液體的粘度隨壓力變化的性質(zhì)粘度隨著溫度升高而顯著下降，溫度升高粘度減小，粘度隨著溫度升高而顯著下降，溫度升高粘度減小，粘度隨溫度變化越小，其粘溫特性越好，該油適宜溫粘度隨溫度變化越小，其粘溫特性越好，該油適宜溫度范圍就越廣度范圍就越廣。粘度隨壓力升高而變大粘度隨壓力升高而變大液體壓力增大時，粘度增大液體壓力增大時，粘度增大流體的粘性流體的粘性給液壓系統(tǒng)給液壓系統(tǒng)帶來的影響帶來的影響粘性摩擦粘性摩擦-在管道中造成壓力損失（能量損在管道中造成壓力損失（能量損 失），在液壓閥中增加閥芯運動阻力；失），在液壓閥中增加閥芯運動阻力；粘度低時增大泄漏，產(chǎn)生流量損失。

15、粘度低時增大泄漏，產(chǎn)生流量損失。二、對液壓油的要求二、對液壓油的要求n液壓油不僅起動力傳遞作用，也起潤滑、冷卻液壓油不僅起動力傳遞作用，也起潤滑、冷卻作用，同時還起抑制腐蝕和銹蝕作用作用，同時還起抑制腐蝕和銹蝕作用n如果液壓泵是整個液壓系統(tǒng)的心臟的話，那么如果液壓泵是整個液壓系統(tǒng)的心臟的話，那么液壓油就是整個液壓系統(tǒng)的血液液壓油就是整個液壓系統(tǒng)的血液n它不僅影響液壓系統(tǒng)的工作性能和液壓元件它不僅影響液壓系統(tǒng)的工作性能和液壓元件的使用壽命的使用壽命n而且直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)能否正常工作而且直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)能否正常工作對液壓油的要求對液壓油的要求n(1)(1)粘度適當粘度適當n當船舶航區(qū)經(jīng)常變化且

16、跨越緯度較大時，應(yīng)選用粘當船舶航區(qū)經(jīng)常變化且跨越緯度較大時，應(yīng)選用粘溫特性良好的液壓油溫特性良好的液壓油n選用運動粘度選用運動粘度202030mm30mm2 2s(50s(50時時) )、粘度指數(shù)在、粘度指數(shù)在9090以上的液壓油以上的液壓油n(2)(2)防銹性好防銹性好n因液壓管不常拆裝，液壓元件長期封閉于油路之中因液壓管不常拆裝，液壓元件長期封閉于油路之中n若用防銹性差的液壓油，易使元件銹蝕，影響系統(tǒng)若用防銹性差的液壓油，易使元件銹蝕，影響系統(tǒng)工作壽命工作壽命 n(3)(3)抗氧化性好抗氧化性好n長時間工作時，液壓油會因溫度升高而容易氧化變長時間工作時，液壓油會因溫度升高而容易氧化變質(zhì)，并

17、會產(chǎn)生膠泥和沉淀渣滓質(zhì)，并會產(chǎn)生膠泥和沉淀渣滓 對液壓油的要求對液壓油的要求n(4)(4)抗乳化性好抗乳化性好n要求油中安定性差的物質(zhì)含量少要求油中安定性差的物質(zhì)含量少n以減少與混入油中水分形成有機酸和皂類，降低液壓油的潤以減少與混入油中水分形成有機酸和皂類，降低液壓油的潤滑性滑性n(5)(5)抗泡沫性好抗泡沫性好n如接觸氣體產(chǎn)生的泡沫不易消散，氣體就難于分離而放出如接觸氣體產(chǎn)生的泡沫不易消散，氣體就難于分離而放出n會使液壓機械產(chǎn)生爬行、顫動和發(fā)出噪聲會使液壓機械產(chǎn)生爬行、顫動和發(fā)出噪聲n(6)(6)凝固點低凝固點低n在低溫海區(qū)時，要求其凝固點要比氣溫低在低溫海區(qū)時，要求其凝固點要比氣溫低10

18、101515n (7) (7)閃點高閃點高n船舶的防火要求很高船舶的防火要求很高n其閃點至少要高于其閃點至少要高于135135對液壓油的要求對液壓油的要求 (8)水解穩(wěn)定性好水解穩(wěn)定性好n液壓油遇水后分解變質(zhì)的程度稱為水解穩(wěn)定性液壓油遇水后分解變質(zhì)的程度稱為水解穩(wěn)定性n水在液壓油中水在液壓油中n大部分沉積在油箱或貯油部件的底部大部分沉積在油箱或貯油部件的底部n有一部分會隨油一起循環(huán)，加速系統(tǒng)的腐蝕有一部分會隨油一起循環(huán)，加速系統(tǒng)的腐蝕n當處于低溫狀態(tài)時，水會從油中析出，凝結(jié)成堅硬當處于低溫狀態(tài)時，水會從油中析出，凝結(jié)成堅硬的細小冰粒，劃傷機件的工作表的細小冰粒，劃傷機件的工作表對液壓油的要求對

19、液壓油的要求n(9)相容性好相容性好n液壓油在系統(tǒng)中與各種材料產(chǎn)生化學反應(yīng)的能力稱液壓油在系統(tǒng)中與各種材料產(chǎn)生化學反應(yīng)的能力稱之之n液壓油會與顏料、油漆、電器絕緣物質(zhì)、密封件、液壓油會與顏料、油漆、電器絕緣物質(zhì)、密封件、軟管以及蓄能器膜片等接觸軟管以及蓄能器膜片等接觸n所以要求液壓油在與上述物質(zhì)的接觸過程中應(yīng)不所以要求液壓油在與上述物質(zhì)的接觸過程中應(yīng)不產(chǎn)生化學反應(yīng)或反應(yīng)很輕產(chǎn)生化學反應(yīng)或反應(yīng)很輕三、液壓油的分類三、液壓油的分類nISOISO分為易燃型和難燃型分為易燃型和難燃型n礦物油（石油）型礦物油（石油）型n乳化型乳化型n合成型合成型類類 別別組組 成成代代 號號特性和用途特性和用途礦物型液

20、壓油無添加劑的石油基液壓油LHH穩(wěn)定性差，易起泡，主要用于潤滑HH+抗氧化劑、防銹劑LHL有抗氧化和防銹能力，常用于中低壓液壓系統(tǒng)HL+抗磨劑LHM改善抗磨性能，適用于工程機械、車輛液壓系統(tǒng)HL+增粘劑LHR改善溫粘特性，適用于環(huán)境溫度變化較大的低壓系統(tǒng)和輕負載機械的潤滑部位HM+增粘劑LHV改善溫粘特性，可用于環(huán)境溫度在 -（4020）的高壓系統(tǒng)。低溫粘度小，高溫下能保持一定粘度，故適用范圍寬M+防爬劑LHG改善粘滑性能，適用液壓及導軌潤滑為同一油路系統(tǒng)的精密機床抗燃液壓液含水液壓液高含水液壓液LHFA難燃、溫粘特性好，有防銹能力，潤滑性差，易泄漏。適用于抗燃、用油量大且泄漏嚴重的系統(tǒng)油包水

21、乳化液LHFB有抗磨、防銹性能和抗燃性，用于有抗燃要求的中壓系統(tǒng)水-乙二醇LHFC有溫粘特性、難燃和抗蝕性好，能在-2050溫度下使用，用于有抗燃要求的中低壓系統(tǒng)合成液壓液磷酸酯氯化烴HFDR+HFDS其他合成液壓液LHFDRLHFDSLHFDTLHFDU難燃、潤滑性好，抗磨性能和抗氧化性能良好，能在較廣溫度范圍內(nèi)使用。用于有抗燃要求的高壓精密液壓系統(tǒng)液壓油的分類液壓油的分類液壓油的牌號液壓油的牌號n類類品種品種 數(shù)字數(shù)字 L Hv 22 其中：其中：L-類別類別(潤滑劑及有關(guān)品潤滑劑及有關(guān)品,GB7631.1) HV-品種品種(低溫抗磨低溫抗磨) 22-牌號牌號(粘度級粘度級,GB3141)

22、 液壓油的粘度牌號由液壓油的粘度牌號由GB 3141做出了規(guī)定做出了規(guī)定,等效采用等效采用ISO的粘度分類法的粘度分類法,以以40C運動粘度的中心值來劃分牌號運動粘度的中心值來劃分牌號 四、液壓油液的選用四、液壓油液的選用 液壓油對液壓系統(tǒng)的運動平穩(wěn)性、工作可靠性、靈液壓油對液壓系統(tǒng)的運動平穩(wěn)性、工作可靠性、靈敏性、系統(tǒng)效率、功率損耗、氣蝕和磨損等都有顯著敏性、系統(tǒng)效率、功率損耗、氣蝕和磨損等都有顯著影響，所以選用液壓油時，選擇合適的粘度和適當?shù)挠绊懀赃x用液壓油時，選擇合適的粘度和適當?shù)挠鸵浩贩N油液品種n選用液壓油液首先考慮的是粘度選用液壓油液首先考慮的是粘度其次是工作壓力、運動速度、泵的

23、類型其次是工作壓力、運動速度、泵的類型n液壓系統(tǒng)的環(huán)境溫度。液壓系統(tǒng)的環(huán)境溫度。 礦物油的粘度受溫度影響很大，為保證在工作溫礦物油的粘度受溫度影響很大，為保證在工作溫度下有較適宜的粘度，還必須考慮環(huán)境溫度的影響。度下有較適宜的粘度，還必須考慮環(huán)境溫度的影響。當溫度高時，宜采用粘度較高的油液；環(huán)境溫度低時，當溫度高時，宜采用粘度較高的油液；環(huán)境溫度低時，宜采用粘度較低的油液。宜采用粘度較低的油液。環(huán)境溫度環(huán)境溫度 高用粘度較大的液壓油液。高用粘度較大的液壓油液。 10#、15#軍用軍用 22#、32#北方民用北方民用 46#南方民用。南方民用。n液壓系統(tǒng)的工作壓力液壓系統(tǒng)的工作壓力 n通常工作壓

24、力較高時，宜選用粘度較高的油，以免系統(tǒng)泄漏通常工作壓力較高時，宜選用粘度較高的油，以免系統(tǒng)泄漏過多，效率過低；工作壓力較低時，宜用粘度較低的油，這過多，效率過低；工作壓力較低時，宜用粘度較低的油，這樣可以減少壓力損失。樣可以減少壓力損失。n運動速度運動速度 速度高，選用粘度較低的液壓油液。速度高，選用粘度較低的液壓油液。 當液壓系統(tǒng)工作部件的運動速度很高時，油當液壓系統(tǒng)工作部件的運動速度很高時，油 液的流液的流速也高，液壓損失隨著增大，而泄漏相對減少，因此宜用粘速也高，液壓損失隨著增大，而泄漏相對減少，因此宜用粘度較低的油液；反之，當工作部件運動速度較低時，每分鐘度較低的油液；反之，當工作部件

25、運動速度較低時，每分鐘所需的油量很小，這時泄漏相對較大，對系統(tǒng)的運動速度影所需的油量很小，這時泄漏相對較大，對系統(tǒng)的運動速度影響也較大，所以宜選用粘度較高的油液。響也較大，所以宜選用粘度較高的油液。液壓油液的選用液壓油液的選用液壓油液的選用液壓油液的選用n品種選擇：品種選擇：n粘度選擇粘度選擇n高壓、高溫、低速情況下，應(yīng)選用粘度較大的液壓高壓、高溫、低速情況下，應(yīng)選用粘度較大的液壓油，主要考慮泄漏的影響；油，主要考慮泄漏的影響；n低壓、低溫、高速情況下，應(yīng)選用較低粘度的液壓低壓、低溫、高速情況下，應(yīng)選用較低粘度的液壓油，主要考慮內(nèi)摩擦阻力的影響。油，主要考慮內(nèi)摩擦阻力的影響。流體力學基礎(chǔ)流體力

26、學基礎(chǔ)液壓流體力學液壓流體力學n液壓流體力學是研究液體平衡和運動的力學規(guī)律的一門液壓流體力學是研究液體平衡和運動的力學規(guī)律的一門學科。學科。n液體靜力學液體靜力學 研究液體在靜止狀態(tài)下的力學規(guī)律及其研究液體在靜止狀態(tài)下的力學規(guī)律及其應(yīng)用應(yīng)用n液體動力學液體動力學 研究液體流動時流速和壓力的變化規(guī)律研究液體流動時流速和壓力的變化規(guī)律n管道中液流的特性管道中液流的特性 用于計算液體在管路中流動時的用于計算液體在管路中流動時的壓力損失壓力損失n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)速回路性是分析節(jié)流調(diào)速回路性能和計算元件泄漏量的理論依據(jù)能和計算元件泄漏量的理論依據(jù)n液壓沖擊和

27、氣穴現(xiàn)象液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象液體靜力學基礎(chǔ)液體靜力學基礎(chǔ)n液體靜力學主要研究靜止液體所具有的力學規(guī)律。所液體靜力學主要研究靜止液體所具有的力學規(guī)律。所謂靜止液體是指液體內(nèi)部質(zhì)點與質(zhì)點之間沒有相對運謂靜止液體是指液體內(nèi)部質(zhì)點與質(zhì)點之間沒有相對運動，而液體整體則完全可以隨同容器一起作各種勻速動，而液體整體則完全可以隨同容器一起作各種勻速運動。運動。液體靜力學基礎(chǔ)液體靜力學基礎(chǔ)n靜壓力及其特性靜壓力及其特性n靜壓力基本方程式靜壓力基本方程式n帕斯卡原理帕斯卡原理n靜壓力對固體壁面的作用力靜壓力對固體壁面的作用力一、靜壓力及其特性一、靜壓力及其特性n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

28、的力有兩種，即質(zhì)量力和表面力。 n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)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。值上等于加速度。 n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；在液體上的力，這是外力；n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。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。n單位面積上作用的表面力稱為應(yīng)力，它有法向應(yīng)力和切向應(yīng)力之單位面積上作用的表面力稱為應(yīng)力，它有法向應(yīng)力和切向應(yīng)力之分。分。n當液體靜止時，液體質(zhì)點間沒有相對

29、運動，不存在摩擦力，所以當液體靜止時，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法向力。靜止液體的表面力只有法向力。n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，稱為壓力之比，稱為壓力p p（靜壓力），（靜壓力）， 一、靜壓力及其特性一、靜壓力及其特性n液體的靜壓力液體的靜壓力n定義：定義：靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力。力。p p=lim=limFF/ /A A （AA00）n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為均勻分布時，靜壓為均勻分布時，

30、靜壓力可表示為力可表示為 p p = = F F / / A A n注意：注意：液體靜壓力在物理學上稱為壓強，工程實際應(yīng)液體靜壓力在物理學上稱為壓強，工程實際應(yīng)用中習慣稱為壓力。用中習慣稱為壓力。n液體靜壓力的特性液體靜壓力的特性n 液體靜壓力垂直于承壓面，方向為該面內(nèi)法線方向。液體靜壓力垂直于承壓面，方向為該面內(nèi)法線方向。n液體內(nèi)任一點所受的靜壓力在各個方向上都相等。液體內(nèi)任一點所受的靜壓力在各個方向上都相等。液體只能受壓不能受拉液體只能受壓不能受拉二、靜止液體基本方程二、靜止液體基本方程1 1 方程推導方程推導 取研究對象：微小圓柱體取研究對象：微小圓柱體受力分析受力分析n靜壓力基本方程式

31、靜壓力基本方程式 p p= =p p0 0+ +ghgh 2 2方程分析方程分析 （1 1）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。（2 2）壓力分布規(guī)律：）壓力分布規(guī)律：p p 是是h h的函數(shù)，也是的函數(shù)，也是的函數(shù)。即液的函數(shù)。即液體內(nèi)的壓力與液體深度成正比。體內(nèi)的壓力與液體深度成正比。（3 3）等壓面概念：離液面深度相同處各點的壓力相等，）等壓面概念：離液面深度相同處各點的壓力相等，壓力相等的所有點組成等壓面，重力作用下靜止液體的等壓力相等的所有點組成等壓面，重力作用下靜止液體的等壓面為水平面。壓面為水平面。二、靜止液

32、體基本方程二、靜止液體基本方程靜止液體中單位質(zhì)量液體的的總能靜止液體中單位質(zhì)量液體的的總能量由位置勢能和壓力勢能組成，量由位置勢能和壓力勢能組成， 壓力能和位能可以互相轉(zhuǎn)換，但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，即能各點的總能量卻保持不變，即能量守衡。量守衡。 方程的物方程的物理意義理意義 注：常用液壓裝置中，一般外加壓力注：常用液壓裝置中，一般外加壓力遠大于液體自重形成的壓力，認遠大于液體自重形成的壓力，認為靜止液體內(nèi)部的壓力近似相等為靜止液體內(nèi)部的壓力近似相等 例題例題已知：油密度已知：油密度900kg/m3，活塞作用面積，活塞作用面積10-3m2，作用力作用力F=1000

33、N，h=0.5m求：壓力求：壓力外部作用力外部作用力p0=aAFP106自重自重=gh=4.4*103Pa106Pa三、壓力表示方法三、壓力表示方法絕對壓力絕對壓力 以絕對真空為基以絕對真空為基準進行度量準進行度量 相對壓力或表壓力相對壓力或表壓力 以大氣以大氣壓為基準進壓為基準進 行度量行度量 真空度真空度 絕對壓力不足于大絕對壓力不足于大氣壓力的那部分壓力值氣壓力的那部分壓力值計算基準計算基準壓力單位壓力單位單位單位 帕帕 Pa ( N / m2)絕對壓力相對壓力大氣壓力絕對壓力相對壓力大氣壓力 真空度大氣壓絕對壓力真空度大氣壓絕對壓力 1MPa = 106 Pa 1bar(巴) = 10

34、5 Pa表壓力絕對壓力表壓力絕對壓力-大氣壓力大氣壓力 絕對真絕對真空空P=0絕絕對對壓壓力力相對壓力相對壓力表壓力表壓力真空度真空度P=pa絕對壓力絕對壓力 四、帕斯卡原理四、帕斯卡原理 圖示是應(yīng)用帕斯卡原理的實例圖示是應(yīng)用帕斯卡原理的實例 作用在大活塞上的負載作用在大活塞上的負載F1形成液體壓力形成液體壓力 n p= F1 1/ /A1 1 為防止大活塞下降，在小活塞上應(yīng)施加的為防止大活塞下降，在小活塞上應(yīng)施加的力力n F2 2= pA2 2= F1 1A2 2/A1 1 由此可得由此可得n液壓傳動可使力放大，可使力縮小，也液壓傳動可使力放大，可使力縮小，也可以改變力的方向?？梢愿淖兞Φ姆?/p>

35、向。n液體內(nèi)的壓力是由負載決定的。液體內(nèi)的壓力是由負載決定的。 在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體的壓在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體的壓力可以等值地傳遞到液體各點，這就是帕力可以等值地傳遞到液體各點，這就是帕斯卡原理。也稱為靜壓傳遞原理。斯卡原理。也稱為靜壓傳遞原理。根據(jù)靜壓力基本方程根據(jù)靜壓力基本方程(p=p0+g h),盛放在密閉容器內(nèi)盛放在密閉容器內(nèi)的液體，其外加壓力的液體，其外加壓力p0發(fā)生變化時，只要液體仍保持其發(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。樣大小的變化。六、壓力對固體壁面的作用力六、

36、壓力對固體壁面的作用力液體和固體壁面接觸時，固體壁面將受到液體靜壓力的作用液體和固體壁面接觸時，固體壁面將受到液體靜壓力的作用液體對固體壁面產(chǎn)生作用力。根據(jù)壓力性質(zhì)，這個作用力總是液體對固體壁面產(chǎn)生作用力。根據(jù)壓力性質(zhì)，這個作用力總是指向壁面的，通常稱作液壓作用力指向壁面的，通常稱作液壓作用力液壓作用力大小、方向、作用點都與受壓面的液壓作用力大小、方向、作用點都與受壓面的形狀及受壓面上液體壓力分布有關(guān)形狀及受壓面上液體壓力分布有關(guān)壓力作用壓力作用在平面上在平面上FApAp2211活塞受力平衡方程活塞受力平衡方程液體壓力在該平面的總作用力液體壓力在該平面的總作用力 F = p A ，方向垂直于該

37、平面，方向垂直于該平面p1A1A2p2F六、壓力對固體壁面的作用力六、壓力對固體壁面的作用力壓力作用壓力作用在曲面上在曲面上對曲面來說，不同點上壓力方向不同，通常采用對曲面來說，不同點上壓力方向不同，通常采用積分形式求解：積分形式求解：結(jié)論：液體壓力在曲面某方向上的總作用力結(jié)論：液體壓力在曲面某方向上的總作用力 F = p Ax ， Ax 為曲面在該方向的投影面積。為曲面在該方向的投影面積。ndFx=dFcos=pdAcos=plrcosd 22222cosxxxpAplrdplrdFF22222cosxxxpAplrdplrdFF流動液體力學流動液體力學液體動力學液體動力學 主要是研究液體流

38、動時流速和壓力的變化規(guī)律。主要是研究液體流動時流速和壓力的變化規(guī)律。流動液體的連續(xù)性方程、伯努利方程、動量方程是描流動液體的連續(xù)性方程、伯努利方程、動量方程是描述流動液體力學規(guī)律的三個基本方程式。前兩個方程述流動液體力學規(guī)律的三個基本方程式。前兩個方程反映了液體的壓力、流速與流量之間的關(guān)系，動量方反映了液體的壓力、流速與流量之間的關(guān)系，動量方程用來解決流動液體與固體壁面間的作用力問題。程用來解決流動液體與固體壁面間的作用力問題。n基本概念基本概念n流量連續(xù)性方程流量連續(xù)性方程n伯努利方程伯努利方程n動量方程動量方程一、液體動力學基本概念一、液體動力學基本概念 假設(shè)的既無粘性又不可壓縮的流體稱為

39、理想流體。假設(shè)的既無粘性又不可壓縮的流體稱為理想流體。理想液體理想液體實際液體實際液體液體具有粘性，并在流動時表現(xiàn)出來，因此研究流動液體時就要考慮其粘液體具有粘性，并在流動時表現(xiàn)出來，因此研究流動液體時就要考慮其粘性，而液體的粘性阻力是一個很復雜的問題，這就使我們對流動液體的研性，而液體的粘性阻力是一個很復雜的問題，這就使我們對流動液體的研究變得復雜。究變得復雜。因此，我們引入理想液體的概念，理想液體就是指沒有粘性、不可壓縮的因此，我們引入理想液體的概念，理想液體就是指沒有粘性、不可壓縮的液體。首先對理想液體進行研究，然后再通過實驗驗證的方法對所得的結(jié)液體。首先對理想液體進行研究，然后再通過實

40、驗驗證的方法對所得的結(jié)論進行補充和修正。這樣，不僅使問題簡單化，而且得到的結(jié)論在實際應(yīng)論進行補充和修正。這樣，不僅使問題簡單化，而且得到的結(jié)論在實際應(yīng)用中扔具有足夠的精確性。用中扔具有足夠的精確性。 既具有粘性又可壓縮的液體稱為實際液體。既具有粘性又可壓縮的液體稱為實際液體。一、液體動力學基本概念一、液體動力學基本概念液體流動時，液體中任一點處的壓力、速度和密度都不隨時液體流動時，液體中任一點處的壓力、速度和密度都不隨時間而變化的流動，亦稱為定常流動或非時變流動。間而變化的流動，亦稱為定常流動或非時變流動。恒定流動恒定流動一維流動一維流動當液體整個做線形流動時，稱為一維流動，當作當液體整個做線

41、形流動時，稱為一維流動，當作平面或空間流動時為二維、三維流動平面或空間流動時為二維、三維流動非非恒定流動恒定流動當液體流動時，可以將流動液體中空間任一點上質(zhì)點的運動參數(shù)，液體流動時，可以將流動液體中空間任一點上質(zhì)點的運動參數(shù)，例如壓力例如壓力p p、流速、流速v v及密度及密度g g表示為空間坐標和時間的函數(shù)，例如：表示為空間坐標和時間的函數(shù)，例如： 壓力壓力p=pp=p（x x，y y，z z，t)t) 速度速度v=vv=v（x x，y y，z z，t)t) 密度密度= （x x，y y，z z，t t） , 0tp0tv0t , 一、液體動力學基本概念一、液體動力學基本概念流線流線液流中一

42、條條標志其質(zhì)點運動狀態(tài)的曲線，某一瞬時在流線液流中一條條標志其質(zhì)點運動狀態(tài)的曲線，某一瞬時在流線上各點處的瞬時液流方向與該點的切線方向重合。上各點處的瞬時液流方向與該點的切線方向重合。流束流束對于恒定流動，流線形狀不隨時間變化。對于恒定流動，流線形狀不隨時間變化。液體中每一點只能有一個速度，流線不能相交，也不能轉(zhuǎn)折，它是液體中每一點只能有一個速度，流線不能相交，也不能轉(zhuǎn)折，它是一條條光滑的曲線。一條條光滑的曲線。如果通過某截面如果通過某截面A上所有各點畫出流線，這些流線的集合構(gòu)成流束。上所有各點畫出流線，這些流線的集合構(gòu)成流束。流束的表面稱為流管流束的表面稱為流管一、液體動力學基本概念一、液體

43、動力學基本概念n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。n緩變流動：流線夾角很小或流線曲率半徑很大的流緩變流動：流線夾角很小或流線曲率半徑很大的流動。動。 n 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。n跡線：跡線： 流動液體的某一質(zhì)點在某一時間間隔內(nèi)在空間流動液體的某一質(zhì)點在某一時間間隔內(nèi)在空間的運動軌跡。的運動軌跡。n在非定常流動時，因為各質(zhì)點的速度可能隨時間改變，在非定常流動時，因為各質(zhì)點的速度可能隨時間改變，所以流線形狀也隨時間改變。所以流線形狀也隨時間改變。在定常流動時，因流線在定常流動時，因流線形狀不隨時間而改變，所以流線與跡線重合

44、形狀不隨時間而改變，所以流線與跡線重合 一、液體動力學基本概念一、液體動力學基本概念通流截面通流截面流束中與所有流線正交的截面?？梢允瞧矫嬉部梢允乔媪魇信c所有流線正交的截面?？梢允瞧矫嬉部梢允乔?流線、流束、流管和同流線、流束、流管和同流截面是對液流的幾何描述流截面是對液流的幾何描述流量流量 單位時間內(nèi)流過某一通流截面的液體體積，流量單位時間內(nèi)流過某一通流截面的液體體積，流量以以q表示，單位為表示，單位為 m3 / s 或或 L/min。 實際液體具有粘性，因此液體在管道中流動時，在通流截實際液體具有粘性，因此液體在管道中流動時，在通流截面上各點的流速是不相等的，管壁處為面上各點的流速是

45、不相等的，管壁處為0 ，管道中心最大，管道中心最大流量與平均流速流量與平均流速在通流截面上在通流截面上A上取微小流束的截面上取微小流束的截面dA，則通過，則通過dA的流量的流量udAdq 對上式進行積分可以得到通過整個通流截面的流量對上式進行積分可以得到通過整個通流截面的流量AudAq要求得流量，就要知道流速在通流截面上要求得流量，就要知道流速在通流截面上的分布規(guī)律。實際上這是比較困難的，由的分布規(guī)律。實際上這是比較困難的，由于粘性液體流速在管道中分布很復雜于粘性液體流速在管道中分布很復雜 為方便起見，在液壓傳動中常采用一個假象的平均流速為方便起見，在液壓傳動中常采用一個假象的平均流速v來計來

46、計算流量，并認為液體以平均算流量，并認為液體以平均v流速流過通流截面的流量等于以實際速流速流過通流截面的流量等于以實際速度流過的流量度流過的流量vAudAqAAqv 二、連續(xù)性方程二、連續(xù)性方程-質(zhì)量守恒定律質(zhì)量守恒定律流量連續(xù)方程是流體流量連續(xù)方程是流體運動學方程，其實質(zhì)運動學方程，其實質(zhì)是質(zhì)量守恒定律在流是質(zhì)量守恒定律在流體力學的表現(xiàn)形式體力學的表現(xiàn)形式 在恒定流場中任取一流管，其兩端通流在恒定流場中任取一流管，其兩端通流截面面積分別為截面面積分別為A1、A2，在流管仲任取一微，在流管仲任取一微小流束，并設(shè)微小流束兩端的通流截面積分小流束，并設(shè)微小流束兩端的通流截面積分別為別為dA1、dA

47、2 ,液體流經(jīng)這兩截面的速度與液體流經(jīng)這兩截面的速度與密度分別為密度分別為u1、u2，1、2 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，單位時間內(nèi)經(jīng)界面根據(jù)質(zhì)量守恒定律，單位時間內(nèi)經(jīng)界面dA1流進微小流束的液體質(zhì)量應(yīng)與經(jīng)截面流進微小流束的液體質(zhì)量應(yīng)與經(jīng)截面dA2 流流出的液體質(zhì)量相等出的液體質(zhì)量相等222111dAudAu忽略液體的可壓縮性忽略液體的可壓縮性2211dAudAu21 在液壓傳動中，只研究流體作一維恒定流動時的流量連續(xù)性方程在液壓傳動中，只研究流體作一維恒定流動時的流量連續(xù)性方程二、連續(xù)性方程二、連續(xù)性方程-質(zhì)量守恒定律質(zhì)量守恒定律2211dAudAu對上式進行積分對上式進行積分212211AAdAud

48、Au21qq 得出通過兩截面，流進、得出通過兩截面，流進、流出流管的流量相等流出流管的流量相等221121vAvAqq流量連續(xù)流量連續(xù)方程方程對于不可壓縮液體在恒定流動中，通過流管各截面的流對于不可壓縮液體在恒定流動中，通過流管各截面的流量是相等的，即，液體以同一個流量在流管中連續(xù)流動量是相等的，即，液體以同一個流量在流管中連續(xù)流動流速與截面面積成反比：同流截面大，速度小流速與截面面積成反比：同流截面大，速度小連續(xù)性方程連續(xù)性方程在液壓傳動中的應(yīng)用在液壓傳動中的應(yīng)用速度傳遞特性速度傳遞特性執(zhí)行元件的運動速執(zhí)行元件的運動速度取決于流入或流度取決于流入或流出的流量出的流量液壓泵液壓泵液壓缸液壓缸q

49、A1v1液壓泵液壓泵液壓缸液壓缸qA1v1q1q2液壓泵輸出流量，必然引起液壓缸產(chǎn)生速度液壓泵輸出流量，必然引起液壓缸產(chǎn)生速度v111Aqv 如果在泵與缸之間，分一如果在泵與缸之間，分一支流量，則連續(xù)方程支流量，則連續(xù)方程211qAvq121Aqqv調(diào)速規(guī)律調(diào)速規(guī)律改變流入或流出執(zhí)行元件的流改變流入或流出執(zhí)行元件的流量，即可調(diào)節(jié)速度量，即可調(diào)節(jié)速度連續(xù)性方程連續(xù)性方程在液壓傳動中的應(yīng)用在液壓傳動中的應(yīng)用n流入流出液壓缸的流量不連流入流出液壓缸的流量不連續(xù)：活塞將左右兩腔隔開續(xù)：活塞將左右兩腔隔開液壓缸液壓缸q1A1v1q2A2n設(shè)液壓缸速度為設(shè)液壓缸速度為v1111vAq 122vAq 流入流

50、入流量流量流出流出流量流量21AA 21qq 三三 伯努利方程伯努利方程-能量守恒定律能量守恒定律理想液體做恒定流動時的理想液體做恒定流動時的能量守恒方程能量守恒方程理想液體在重力場中做恒定流動時，具有三種形式的能：理想液體在重力場中做恒定流動時，具有三種形式的能：位能、壓力能、位能、壓力能、動能；沿流線上各點位能、壓力能、動能可以相互轉(zhuǎn)化，但總和為動能；沿流線上各點位能、壓力能、動能可以相互轉(zhuǎn)化，但總和為常數(shù)常數(shù)gugpzgugpz2222222111物理意義物理意義在同一水平在同一水平面內(nèi)流動時面內(nèi)流動時22222211upup液體流動時，速度越高，壓力越低，壓力越高，速度越低；液體流動時

51、，速度越高，壓力越低，壓力越高，速度越低；在水平管中，截面積小時，壓力低，管徑粗時壓力高在水平管中，截面積小時，壓力低，管徑粗時壓力高三三 伯努利方程伯努利方程-能量守恒定律能量守恒定律n第二項為單位重量液體的壓力能稱為比壓能第二項為單位重量液體的壓力能稱為比壓能（ p/g ）；）；n 第三項為單位重量液體的動能稱為比動能第三項為單位重量液體的動能稱為比動能（ u2/2g ）；）；n 第一項為單位重量液體的位能稱為比位能（第一項為單位重量液體的位能稱為比位能（z）。）。n 由于上述三種能量都具有長度單位，故又分別稱由于上述三種能量都具有長度單位，故又分別稱為壓力水頭、速度水頭和位置水頭。為壓力

52、水頭、速度水頭和位置水頭。n三者之間可以互相轉(zhuǎn)換，但總和（三者之間可以互相轉(zhuǎn)換，但總和（H，稱為總水頭），稱為總水頭）為一定值。為一定值。gugpzgugpz2222222111三三 伯努利方程伯努利方程-能量守恒定律能量守恒定律3實際伯努利方程實際伯努利方程whgugpzgugpz2222222111實際液體都具有粘性，因此液體在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(shè)摩擦阻力，這必然要消耗能量，設(shè)因粘性二消耗的能量為因粘性二消耗的能量為hw，則實，則實際液體微小流束的伯努利方程為際液體微小流束的伯努利方程為 將

53、微小流束擴大到總流，由于在通流截面速度將微小流束擴大到總流，由于在通流截面速度u是一個變量，若用平是一個變量，若用平均流速代替，則必然引起動能偏差，故必須引入動能修正系數(shù)。于是均流速代替，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實際液體總流的伯努利方程為 whgvgpzgvgpz222222221111方程討論方程討論u1=u2=0靜止液體靜止液體Z1=z2水平流動水平流動whgvgpgvgp2222222111伯努利方程應(yīng)用n如圖示簡易熱水器，左端接冷水，已知如圖示簡易熱水器，左端接冷水，已知4A1=A2和和h，求冷水關(guān)，求冷水關(guān)管內(nèi)流量達到多少，才能抽吸熱

54、水管內(nèi)流量達到多少，才能抽吸熱水沿流動方向，取兩截面沿流動方向，取兩截面1-1，2-2gvgpgvgp222222211122111vAvAghppa15/321ghv 伯努利方程應(yīng)用n例例2 側(cè)壁孔口流出速度側(cè)壁孔口流出速度n條件條件: p1和和p2 ，h為高，以小孔中心線為基準為高，以小孔中心線為基準 沿流動方向，取兩截面沿流動方向，取兩截面1-1，2-2gvgpzgvgpz222222221111hzppa22012121vvvAA)(2212appghvghv22伯努利方程應(yīng)用n例例3 液壓泵的最大吸油高度液壓泵的最大吸油高度 n條件條件:h沿流動方向，取兩截面沿流動方向，取兩截面1-

55、1，2-2gvgpzgvgpz222222221111hzppa21012121vvvAAgvgpgph222221n液壓泵流量為液壓泵流量為32L/min，吸油管直徑，吸油管直徑d=20mm， h=500mm為高為高伯努利方程應(yīng)用n例例4 液壓泵的吸油口真空度液壓泵的吸油口真空度 n條件條件:液壓泵流量為液壓泵流量為32L/min，吸油管直徑，吸油管直徑d=20mm， h=500mm為高，密度為為高，密度為900kg/m3，運動粘度為運動粘度為20*10-6m2/sgvgpgpha222222211vAvAgvhgpgpa2222222/ Aqv =1.7m/s真空度真空度2ppa0.710

56、1*104動量定理：作用在物體上的力的大小等于物體在力的方向上的動量的變化率，即流動液體的動量方程是研究液體運動時作用在液體上的外力與其動量的變化之間的關(guān)系。在液壓傳動中，在計算液流作用在固體壁面上的力時，應(yīng)用動量方程去解決就比較方便 d mvdIFdtdtau1u2cbdA 1Q 1A 2Q 2d td tV b c如右圖，t時刻流管中的流體為ab，t+dt時刻為cd則t時刻流體ab的動量則t+dt時刻流體cd的為動量( )( )( )ab tac tcb tIII()()()cd ttcb ttbd ttIII四四 動量方程動量方程：22111cbudQudQdudVdtdIFdtt t+

57、dt時刻的動量變化為：()( )()( )()( )cd ttab tbd ttac tcb ttcb tdIIIIIII()()22()( )( )11( )()( )1bd ttbd ttbd ttac tac tac tcb ttcb tcbImuudVImuudVdIIudVdtdtau1u2cbdA 1Q 1A 2Q 2d td tV b c當控制體是定常流時，此項為0，它反映了流動的非定常性（速度或流量隨時間變化），此項力為瞬態(tài)力控制體流出動量和流出動量微分之差，此力為穩(wěn)態(tài)力此力為流體由ab變?yōu)閏d所受的外力流體動量定理四四 動量方程動量方程：對于恒定流，為實際計算方便，可沿管道避

58、免取控制體，使進出流體與端面A1或A2垂直，可用平均流速v代替斷面上的不均勻分布流速u，則au1u2cbdA 1Q 1A 2Q 2d td tV b c22112221 11udQuddIFdQa vQvQta23dAuaAAv修正系數(shù) a=1.031.05（紊流） a=1.333 （層流）四四 動量方程動量方程：作用在錐閥上的液動力作用在錐閥上的液動力n外流式錐閥（見圖）上作用的穩(wěn)態(tài)軸外流式錐閥（見圖）上作用的穩(wěn)態(tài)軸向推力向推力 上式右端第一項為錐閥底面的液壓力；上式右端第一項為錐閥底面的液壓力；第二項為液流流經(jīng)錐閥閥口的穩(wěn)態(tài)液動力，此力的方向使閥第二項為液流流經(jīng)錐閥閥口的穩(wěn)態(tài)液動力，此力的

59、方向使閥芯趨于關(guān)閉。芯趨于關(guān)閉。 作用在錐閥上的液動力作用在錐閥上的液動力n內(nèi)流式錐閥（見圖）上作用內(nèi)流式錐閥（見圖）上作用的穩(wěn)態(tài)軸向推力的穩(wěn)態(tài)軸向推力上式右端第一項為錐閥上面的液動力；上式右端第一項為錐閥上面的液動力；第二項為液流流經(jīng)錐閥閥口的穩(wěn)態(tài)液動力，此力的方向使閥芯進一步開啟，第二項為液流流經(jīng)錐閥閥口的穩(wěn)態(tài)液動力，此力的方向使閥芯進一步開啟，是一個不穩(wěn)定因素。是一個不穩(wěn)定因素。 管道中液流特性管道中液流特性2.42.4管道中液流的特性管道中液流的特性由于流動液體具有粘性，以及流動時突然轉(zhuǎn)彎或通過由于流動液體具有粘性，以及流動時突然轉(zhuǎn)彎或通過閥口會產(chǎn)生撞擊和旋渦，因此液體流動時必然會產(chǎn)生

60、閥口會產(chǎn)生撞擊和旋渦，因此液體流動時必然會產(chǎn)生阻力。為了克服阻力，流動液體會損耗一部分能量，阻力。為了克服阻力，流動液體會損耗一部分能量，這種能量損失可用液體的壓力損失來表示。壓力損失這種能量損失可用液體的壓力損失來表示。壓力損失即是伯努利方程中的即是伯努利方程中的hw項。項。n在液壓傳動中壓力損失分為兩類：在液壓傳動中壓力損失分為兩類：沿程壓力損失沿程壓力損失和和局局部壓力損失部壓力損失 n2 2、沿程壓力損失：油液沿等直徑直管流動時所產(chǎn)生的、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)、外摩壓力損失，這類壓力損失是由液體流動時的內(nèi)、外摩擦力所引起的。