1.3流体动力学..ppt

第1章 液压流体力学基础 第1章 液压流体力学基础 液压油 液体静力学 流体动力学 管路系统流动分析 液压冲击与气穴现象 1.2 静止液体的力学规律 液体的静压力 静压力基本方程 压力的表示方法及单位 帕斯卡原理（压力的传递） 液体静压力对固体壁面的作用力 作业 1.2.1 液体静压力及其特性 作用在液体上的力 1.2.2 液体静压力的基本方程 液体静压力基本方程:反映了在重力作用下静止液体中的压力分布规律 P=P0+ρgh P是静止液体中深度为h处的 任意点上的压力,P0 为液面 上的压力，若液面为与大气 接触的表面，则P等于大气压P0。 静压力的变化方式 同一容器同一液体中的静压力随着深度的增加线性地增加 同一液体中深度h相同的各点压力都相等。在重力作用下静止液体中的等压面是深度（与液面的距离）相同的水平面。 静压力基本方程物理意义 1.2.3 压力的表示方法及单位 1.2.5 液体对固体壁面的作用力 实际上是液压缸缸体、管道、蓄能器等液压元件的受力模型图，由图中进一步分析可知： [σ]——器壁材料的许用应力（MPa） 流体力学（Fluid Dynamics） 主要研究在各种力的作用下，流体本身的状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。 是力学的一个重要分支，它主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。在生活、环保、科学技术及工程中具有重要的应用价值。 流体力学中研究最多的流体是水和空气。它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识，有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和物理学、化学的基础知识。 1.3 流动液体的力学规律 在液压传动系统中，液压油总是在不断的流动中，因此要研究液体在外力作用下的运动规律及作用在流体上的力及这些力和流体运动特性之间的关系。对液压流体力学我们只关心和研究平均作用力和运动之间的关系。 本节主要讨论了雷诺数和两个基本方程式，即液体的连续性方程和伯努利方程。它们是刚体力学中的质量守恒原理在流体力学中的具体应用。这两个方程描述了压力、流速与流量之间的关系，以及液体能量相互间的变换关系。 液体是有黏性的，并在流动中表现出来，因此，在研究液体运动规律时，不但要考虑质量力和压力，还要考虑黏性摩擦力的影响。此外，液体的流动状态还与温度、密度、压力等参数有关。为了分析，可以简化条件，从理想液体着手，所谓理想液体是指没有黏性的液体，同时，一般都视为在等温的条件下把黏度、密度视作常量来讨论液体的运动规律。然后在通过实验对产生的偏差加以补充和修正，使之符合实际情况。 1.3 流动液体的力学规律 基本概念 流态和雷诺数 连续性方程 伯努利方程 1.3.1 基本概念 1、理想液体和恒定流动 （1）理想液体 液压传动中把无黏性、不可压缩的液体称为理想液体，把既有黏性又能进行一定压缩的液体称为实际液体。 实际液体 理想液体 （2）恒定流动（定常流动） 当液体流动时，可以将流动液体中空间任一点上质点的运动参数，例如压力p、流速v及密度g表示为空间坐标和时间的函数，例如： 压力p=p（x，y，z，t) 速度v=v（x，y，z，t) 密度=（x，y，z，t） 如果空间上的运动参数p、v及在不同的时间内都有确定的值，即它们只随空间点坐标的变化而变化，不随时间t变化，对液体的这种运动称为定常流动或恒定流动。 定常流动时 但只要有一个运动参数随时间而变化，则就是非定常流动或非恒定流动。 层流和紊流是两种不同性质的流态： 层流时，液体流速较低，质点受黏性制约，不能随意运动，黏性力起主导作用； 紊流时，液体流速较高，黏性的制约作用减弱，惯性力起主导作用。 液体流动时，究竟是层流还是紊流，要用雷诺数来判定。 雷诺数:液体在圆管中的流动状态决定于由管道中流体的平均流速υ、管道直径d和液体运动黏度这三个参数所组成的无量纲数的大小: 雷诺数的物理意义:流动液体的惯性力与黏性力之比。 流动液体的雷诺数低于临界雷诺数(由紊流转变为层流)时，流动状态为层流，反之液流的状态为紊流； 表2-6 常见液流管道的临界雷诺数 对伯努利方程可作如下的理解： ①伯努利方程式是一个能量方程式，它