第2章 流體力學(xué)基礎(chǔ)2010

1、 流體力學(xué)基礎(chǔ)流體力學(xué)基礎(chǔ)濰坊學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院主講 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬VmgVmg機(jī)電工程學(xué)院 張鵬VVp1pVVK1機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬dydudyduAFdyduAF/機(jī)電工程學(xué)院 張鵬dydudyduAFdyduAF/機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬21ttEt200ml=2. 8mm恩氏粘度計(jì)恩氏粘度計(jì)機(jī)電工程學(xué)院 張鵬smEE/10)31. 631. 7(26機(jī)電工程學(xué)院 張鵬100)(2121EEcEbEaE機(jī)電工程學(xué)院 張鵬)1 (0cpp機(jī)電工程學(xué)院 張鵬幾種國產(chǎn)油液粘溫圖幾種國產(chǎn)油液粘溫圖機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)

2、院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬磷酸脂液壓油 使用范圍可達(dá)-54135。抗燃性好，氧化安定性和潤滑性都很好。缺點(diǎn)是與多種密封材料的相容性很差，有一定的毒性。水乙二醇液壓油 由水、乙二醇和添加劑組成，蒸餾水占3555，因而抗燃性好。凝固點(diǎn)低，達(dá)-50，粘度指數(shù)高（130170），為牛頓流體。缺點(diǎn)是能使油漆涂料變軟。但對一般密封材料無影響。乳化液 由水、基礎(chǔ)油和各種添加劑組成。分水包油乳化液和油包水乳化液，前者含水量達(dá)9095，后者含水量大40。機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬 研究內(nèi)容： 研究液體處于靜止?fàn)顟B(tài)

3、的力學(xué)規(guī)律和這些規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用。 靜止液體： 指液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間沒有相對運(yùn)動，至于液體整體完全可以象剛體一樣做各種運(yùn)動。機(jī)電工程學(xué)院 張鵬AFAplim0AFp 機(jī)電工程學(xué)院 張鵬Ap0機(jī)電工程學(xué)院 張鵬Gpp0dAhhAp0z0機(jī)電工程學(xué)院 張鵬 壓力p0可通過下述三種方式使液面產(chǎn)生： 通過固體壁面(如活塞)使液面產(chǎn)生壓力； 通過氣體使液面產(chǎn)生壓力； 通過不同質(zhì)的液體使液面產(chǎn)生壓力。機(jī)電工程學(xué)院 張鵬czgpzgp00gphAzp0z0機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬 F h機(jī)電工程學(xué)院 張鵬提示：該題要利用等壓面的概念。提示：該題要利用等壓面的概念。

4、 U形管側(cè)壓計(jì)內(nèi)裝有水銀，形管側(cè)壓計(jì)內(nèi)裝有水銀，U形管左端與裝有水的容器相通，右端開口與形管左端與裝有水的容器相通，右端開口與大氣相通。已知：大氣相通。已知：h=20，h1=30，水銀密度為，水銀密度為13.6103 kg/m3，計(jì)算，計(jì)算A點(diǎn)的相對壓力和絕對壓力。點(diǎn)的相對壓力和絕對壓力。 機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬442122DGDF)(19604900010020222122NGDDF機(jī)電工程學(xué)院 張鵬24DppAF機(jī)電工程學(xué)院 張鵬dFx=dFcos=pdAcos=plrcosdpAplrdplrdFFxx2cos2222機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬流

5、線、流束與通流截面流線、流束與通流截面機(jī)電工程學(xué)院 張鵬AudAqAdAqAAq圖 2-1 液 體 在 管 子 里 的 流 動圖 2-1 液 體 在 管 子 里 的 流 動dd機(jī)電工程學(xué)院 張鵬gpg22機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬vdRe機(jī)電工程學(xué)院 張鵬vRH4Re ARH機(jī)電工程學(xué)院 張鵬tAtA222111機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬伯努利方程推導(dǎo)簡圖cgzgpgzgp2222222111cgzgp22gpg22z1z2機(jī)電工程學(xué)院 張鵬伯努利方程推導(dǎo)簡圖cgzgpgzgp2222222111cgzgp22gpg22機(jī)電工程學(xué)院 張鵬whgzgpgzg

6、p22222211112121wpgzpgzp22222211112121機(jī)電工程學(xué)院 張鵬whgzgpgzgp22222211112121wghghpp222121)21(222waghghpp1122h式中z1=0，z2=h， v1=0， p1=pa機(jī)電工程學(xué)院 張鵬)()()(1212qttqtmF)(1122qF-動量修正系數(shù)，層流時(shí)取1.33，紊流時(shí)取1)(2211qFF穩(wěn)態(tài)液動力： 液流對固體壁面的作用力機(jī)電工程學(xué)院 張鵬圖2-14 滑閥閥芯所受的穩(wěn)態(tài)液動力(a) （b）圖2-14 滑閥閥芯所受的穩(wěn)態(tài)液動力圖2-14 滑閥閥芯所受的穩(wěn)態(tài)液動力(a) （b）圖2-14 滑閥閥芯所受的

7、穩(wěn)態(tài)液動力cos0cos22qqRcoscos011qqR機(jī)電工程學(xué)院 張鵬whgzgpgzgp22222211112121wghgzpgzp22222211112121wwghp機(jī)電工程學(xué)院 張鵬22dlp機(jī)電工程學(xué)院 張鵬02212fXFprprF與管軸線重合，半徑為r的小圓柱體drdurldrduAFf2pp1- p2 drrlpdu2機(jī)電工程學(xué)院 張鵬drrlpdu2積分得 )(422rRlpu22max164dlpRlpucrlpu24邊界條件（r =R時(shí)，u =0）可得所以24Rlpc機(jī)電工程學(xué)院 張鵬pldrdrrdlprdrrRlpudAqdR1282)4(42)(442220

8、220 式中式中 d :管道內(nèi)徑（管道內(nèi)徑（m）；）； l :管道長度（管道長度（m）；）； :流體的動力粘度（流體的動力粘度（NS/m2）；）； p=p1-p2:管道兩端的壓力差（管道兩端的壓力差（N/m2）；）； 平均速度平均速度pldAq322機(jī)電工程學(xué)院 張鵬22Re64264)(323222222dldldldvdldlpRe64Re80Re7525. 0Re3164. 0機(jī)電工程學(xué)院 張鵬2)(nnqqpp22p機(jī)電工程學(xué)院 張鵬pppw泵222)(22nnqqpdlp機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬解：1）計(jì)算壓力損失 進(jìn)油管內(nèi)流速：smdq/77. 4421 判斷流態(tài)：判斷

9、流態(tài)：23202074104602. 077. 4Re6vd 為為層流層流 沿程阻力系數(shù)：036. 0Re75壓力損失：壓力損失：Padlp6212110166. 022機(jī)電工程學(xué)院 張鵬2）求泵的供油壓力：取取1-1，2-2截面列伯努利方程截面列伯努利方程wpgzpgzp222222221111wpzzgpp)(2)(2112221221PaDFp623221081. 3)10100(4300004MPagHzzg044. 058 . 9900)(12解：解：機(jī)電工程學(xué)院 張鵬)(2211222為動能變化量為動能變化量smDq/19. 0)10100(105 . 144233221=2=2P

10、a62112221002. 0)(2Pap610166. 0MPap4166. 002. 0044. 081. 31故故ppp21近似公式：近似公式：機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬pACqTq2流量公式d0d2211Od1O機(jī)電工程學(xué)院 張鵬pAldlpdq321282424dA機(jī)電工程學(xué)院 張鵬mTpKAq2qcK ldK322p機(jī)電工程學(xué)院 張鵬縫隙流動形式縫隙流動形式機(jī)電工程學(xué)院 張鵬hlqbp1p2設(shè)有兩個(gè)固定平行平板構(gòu)成的間隙，間隙長度為l，寬度為b，高度為h，且lh，bh，間隙入口的壓力為p1，出口的壓力為p2，如圖所示。 在間隙中取一單元體，單元體的長度為dx，高度為dy，

11、寬度為b，并設(shè)單元體左斷面的壓力為p，右斷面的壓力為p+dp，下表面的剪應(yīng)力為 ，上表面的剪應(yīng)力為 + d bdxbdydppbdxdpbdy)()(單元體的受力平衡方程：單元體的受力平衡方程： dyyu+ dp + dpd xxlph機(jī)電工程學(xué)院 張鵬plxd xp + dp+ duydyhbdxbdydppbdxdpbdy)()(dxdpdyud122dxdpdyd整理得整理得 dydu由于由于 所以所以 二次積分得二次積分得 21221CyCydxdpu代入邊界條件（y=0，u=0； y=h，u=0）可得 yyhlpu)(2dxdphC2102C而而 lplpplppdxdp2112所以

12、所以 機(jī)電工程學(xué)院 張鵬plbhydyyhlpbubdyqhh12)(2300u0bhuqo2yyhlpu)(2hlqbp1p2bhuplbhq21203機(jī)電工程學(xué)院 張鵬pldhq123dhuqo2he2)5 . 11 (12023udhpldhq機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬dlK)(1cp)()(11ActAlpAAmtAmpmtpA機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬機(jī)電工程學(xué)院 張鵬如圖所示柱塞直徑d=19.9mm，缸套直徑D=20mm，長l=70mm，柱塞在F=40N作用下向下運(yùn)動，并將油從縫隙中擠出，若柱塞與缸套同心，油液的動力粘度=0.78410-3Pas，試求柱塞下降0.05m所需時(shí)間。 解：缸套中油液的壓力 24dFAFp根據(jù)同心圓環(huán)縫隙液流公式 03212udhpldhq0204udAuq而 ，p=p-0=p，h=（D-d）/2=0.05mm0230224124udhdFldhud機(jī)電工程學(xué)院 張鵬如圖所示柱塞直徑d=19.9mm，缸套直徑D=20mm，長l=70mm