汽车液压与气压传动 教学课件 ppt 作者 齐晓杰 第二章:液体流体力学基础
43页1、39-1,第二章 液压传动的流体力学基础,第一节 流体静力学基础 第二节 流体动力学基础 第三节 液体流动时的压力损失 第四节 液体流经小孔和缝隙的流量 第五节 液压冲击和空穴现象,39-2,第一节 流体静力学基础,1.液体的压力 2.重力作用下静止液体中的压力分布 3.压力的表示方法和计量单位 4.静止液体内压力的传递 5.液体静压力作用在固体壁面上的力,39-3,1.液体的压力,液体单位面积上所受的法向力称为静压力。这一定义在物理学中称为压强,但在液压传动中习惯称为压力,即 静止液体的压力有如下特性: 1)液体的压力沿着内法线方向作用于承压面。 2)静止液体内任一点的压力在各个方向上都相等。,39-4,2.重力作用下静止液体中的压力分布,1)静止液体内任一点处的压力都由两部分组成:一部分是液面上的压力 ,另一部分是该点以上液体自重所形成的压力。 2)静止液体内的压力随液体深度呈直线规律变化。 3)离液面深度相同处各点压力都相等。,重力作用下的静止液体,液体静力学基本方程式:,39-5,3.压力的表示方法和计量单位,(1)绝对压力:绝对真空基准度量 (2)表压力:相对压力 (3)相对
2、压力:大气压力基准度量 (4)真空度:绝对压力小于大气压时,比大气压力小的那部分数值,39-6,4.静止液体内压力的传递,如图所示,在密闭容器内,施加于静止液体上的压力将以等值传递到液体内各点。这就是静压力传递原理,或称帕斯卡原理。,静止液体内的压力,39-7,5.液体静压力作用在固体壁面上的力,液体和固体壁面相接触时,固体壁面将受到总液压力的作用。 1)当固体壁面为一平面时,压力油作用在上面的力 2)当固体壁面为曲面时,压力油作用在上面的力 曲面上各点所受的静压力的方向是变化的,但大小相等。,39-8,5.液体静压力作用在固体壁面上的力,如图所示,液压缸缸筒,为求压力油对右半部缸筒内壁在x方向上的作用力,可在内避面上取一微小面积 ,则压力油作用在这块面积上的力dF的分量dFx为 由此得压力油对缸筒内壁在x方向上的作用力为,39-9,第二节 流体动力学基础,一、基本概念 1.理想液体、恒定流动和一维流动 2.流线、流管和流束 3.通流截面、流量和平均流速 二、连续性方程 三、伯努利方程 1.理想液体的运动微分方程 2.理想液体的能量方程 3.实际液体的能量方程 四、动量方程,39-10
3、,1.理想液体、恒定流动和一维流动,一、基本概念,39-11,2.流线、流管和流束,流线、流管和流束,39-12,3.通流截面、流量和平均流速,流量和平均流速,流量:,平均流速:,39-13,二、连续性方程,在管中作稳定流动的理想液体,既不能增多也不能减少,即符合物质不灭定律。因此,在单位时间内通过任意截面的液体质量一定是相等的,此即液体的连续性原理。,39-14,1)压力作用在两端截面上的力 2)作用在微元体上的重力 3)微元体的惯性力 根据牛顿第二定律 有,1.理想液体的运动微分方程,(运动微分方程,即欧拉方程),三、伯努利方程,39-15,理想液体能量方程的物理意义是:理想液体作恒定流动时具有压力能、位能和动能三种能量形式,在任一截面上这三种能量形式之间可以相互转换,但三者之和为一定值,即能量守恒。,2.理想液体的能量方程,微元体流动时的能量关系式:,39-16,3.实际液体的能量方程,实际液体在管道内流动时,由于液体存在粘性,会产生摩擦力而消耗能量;同时,管道局部形状和尺寸的变化,会使液流产生扰动,也消耗一部分能量。同时,引入速度分布不均匀修正系数,实际液体流动的伯努利方程为,
4、39-17,四、动量方程,动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用。用动量方程来计算液流作用在固体壁面上的力比较方便。动量定理指出:作用在物体上的合外力的大小等于物体在力作用方向上的动量的变化率,即,39-18,第三节 液体流动时的压力损失,实际液体具有粘性,流动时会有阻力产生。为了克服阻力,流动液体需要损耗一部分能量,通常称为压力损失。压力损失可分为两类:沿程压力损失和局部压力损失。 一、两种流态和雷诺数 二、沿程压力损失 三、局部压力损失 四、管路中的总压力损失,39-19,一、两种流态和雷诺数,液体的流动有两种状态,即层流和紊流(又称湍流)。这两种流动状态的物理现象可以通过一个试验观察出来,这就是雷诺试验。,1出口 2 入口 3 小水箱 4 开关 5 细导管 6 水箱 7 水平玻璃管 8 阀门,雷诺数:,39-20,雷诺数的物理意义 雷诺数是液流的惯性力对粘性力的无量纲比值。当雷诺数较大时,液体的惯性力起主导作用,液体处于紊流状态;当雷诺数较小时,粘性力起主导作用,液体处于层流状态。 非圆截面管道的雷诺数为 水力直径为,39-21,二、沿程压力损失,液体在等径直管中流动时因粘性摩
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