第三節(jié)液體流動的力學(xué)規(guī)律

第三節(jié)液體流動的力學(xué)規(guī)律第1頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3流動液體的力學(xué)規(guī)律基本概念連續(xù)性方程伯努利方程第2頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.1基本概念理想液體:既不可壓縮又無粘性的液體理想氣體:可壓縮但沒有粘性的氣體一維定常流動:即流場中速度與壓力只是空間點的位置的函數(shù)而與時間無關(guān)，則稱流場中的流動為定常流動。在定常流動條件下，如果通過適當選擇坐標（包括曲線坐標）后，使流速與壓力只是一個坐標的函數(shù)，則稱這樣的流動為一維定常流動。圖1、圖2第3頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.1基本概念通流截面:在流場中作一面。若該面與通過面上的每一條流線都垂直，則稱該面為通流截面

流量:單位時間內(nèi)流過某通流截面的流體體積

法定單位:

米3/秒(m3/s)

工程中常用升/分（L/min）通流截面上的平均流速:圖2—7流線、流束與通流截面第4頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.1基本概念流動液體中的壓力和能量:由于存在運動，所以理想流體流動時除了具有壓力能與位能外，還具有動能。即流動理想流體具有壓力能，位能和動能三種能量形式單位重量的壓力能:單位重量的位能:Z單位重量的動能:第5頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.2連續(xù)性方程:質(zhì)量守恒定律在流動液體情況下的具體應(yīng)用q=

A=常數(shù)

不可壓縮流體作定常流動時，通過流束（或管道）的任一通流截面的流量相等通過通流截面的流速則與通流截面的面積成反比

圖3第6頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.3伯努利方程(能量方程):能量守恒定律在流動液體中的表達形式理想液體的伯努利方程實際液體的伯努利方程伯努利方程應(yīng)用實例第7頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月理想液體的伯努利方程（圖4）圖2-8伯努利方程推導(dǎo)簡圖理想液體定常流動時，液體的任一通流截面上的總比能（單位重量液體的總能量）保持為定值?？偙饶苡杀葔耗埽ǎ⒈任荒埽╖）和比動能（）組成，可以相互轉(zhuǎn)化。由于方程中的每一項均以長度為量綱，所以亦分別稱為壓力水頭，位置水頭和速度水頭

靜壓力基本方程是伯努利方程的特例第8頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月實際液體的伯努利方程α:動能修正系數(shù),為截面上單位時間內(nèi)流過液體所具有的實際動能，與按截面上平均流速計算的動能之比（層流時α=2，紊流時α=1）

:單位重量液體所消耗的能量第9頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月伯努利方程應(yīng)用實例液壓泵吸油口處的真空度是油箱液面壓力與吸油口處壓力p2之差。液壓泵吸油口處的真空度卻不能太大.實踐中一般要求液壓泵的吸油口的高度h不超過0.5米.圖2-10液壓泵從油箱吸油第10頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4管路系統(tǒng)流動分析兩種流動狀態(tài)定常管流的壓力損失通過小孔的流動通過間隙的流動第11頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.1兩種流動狀態(tài)圖5層流

紊流

雷諾數(shù):液體在圓管中的流動狀態(tài)決定于由管道中流體的平均流速υ、管道直徑d和液體運動粘度這三個參數(shù)所組成的無量綱數(shù)的大小:流動液體的雷諾數(shù)低于臨界雷諾數(shù)(由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿?時，流動狀態(tài)為層流，反之液流的狀態(tài)為紊流雷諾數(shù)的物理意義:流動液體的慣性力與粘性力之比第12頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.2定常管流的壓力損失層流時管截面上的速度分布

圖2-14圓管中的層流第13頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.2定常管流的壓力損失流量

式中d:管道內(nèi)徑（m）；

l:管道長度（m）；

:流體的動力粘度（N·S/m2）；

=p1-p2:管道兩端的壓力差（N/m2）；

第14頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.2定常管流的壓力損失沿程壓力損失:這種沿等直徑管流動時的壓力損失

λ:沿程壓力損失系數(shù),其理論值為.

當流動液體為液壓油時，第15頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.2定常管流的壓力損失局部壓力損失Δpξ:在流經(jīng)閥口、管道截面變化、彎曲等處時，由于流動方向和速度變化及復(fù)雜的流動現(xiàn)象(旋渦，二次流等)而造成局部能量損失

ξ稱為局部壓力損失系數(shù)第16頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.2定常管流的壓力損失管路系統(tǒng)的壓力損失和壓力效率

:整個管路系統(tǒng)的總壓力損失是系統(tǒng)中所有直管的沿程壓力損失和所有局部壓力損失之和使用條件:管路系統(tǒng)中兩相鄰局部壓力損失之間距離足夠大（相連管徑的10-20倍）

系統(tǒng)動力元件所供的工作壓力:

管路系統(tǒng)的壓力效率

第17頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.3通過小孔的流動圖6

在液壓與氣壓傳動中常用通過改變閥口通流截面積或通過通流通道的長短來控制流量的節(jié)流裝置來實現(xiàn)流量控制。這種節(jié)流裝置的通流截面一般為不同形式的小孔。通過薄壁小孔(孔的通流長度l與孔徑d之比l/d≤0.5)的流動通過細長小孔(小孔的長徑比l/d>4)的流動

第18頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月通過薄壁小孔的流動

稱為小孔流量系數(shù)通過薄壁小孔的流量與液體粘度無關(guān)，因而流量受液體溫度影響較小.但流量與孔口前后壓差的關(guān)系是非線性的

圖2-15液體在薄壁小孔中的流動第19頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月通過細長小孔的流動是細長小孔的通流截面積液體流經(jīng)細長小孔的流量將隨液體溫度的變化而變化。但細長小孔的流量與孔前后的壓差關(guān)系是線性的第20頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.3通過小孔的流動統(tǒng)一的經(jīng)過小孔的流量公式

式中A:孔的通流截面積，Δp:孔前后壓差，

m:由孔結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定的指數(shù),0.5≤m≤1k:由孔口形式有關(guān)的系數(shù)

當孔為薄壁小孔時，m=0.5,

為細長小孔時m=1，

第21頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.4通過間隙的流動配合間隙泄漏:當流體流經(jīng)這些間隙時就會發(fā)生從壓力高處經(jīng)過間隙流到系統(tǒng)中壓力低處或直接進入大氣的現(xiàn)象(前者稱為內(nèi)泄漏，后者稱為外泄漏)泄漏主要是由壓力差與間隙造成的油液在間隙中的流動狀態(tài)一般是層流

第22頁，課件共