流体力学基础学.pptVIP

气穴现象的危害 管道中发生空穴现象时，气泡随着液流进入高压区时，体积急剧缩小，气泡又凝结成液体，形成局部真空，周围液体质点以极大速度来填补这一空间，使气泡凝结处瞬间局部压力可高达数百巴，温度可达近千度。 在气泡凝结附近壁面，因反复受到液压冲击与高温作用，以及油液中逸出气体具有较强的酸化作用，使金属表面产生腐蚀。因空穴产生的腐蚀，一般称为气蚀。 泵吸入管路连接、密封不严使空气进入管道，回油管高出油面使空气冲入油中而被泵吸油管吸入油路以及泵吸油管道阻力过大，流速过高均是造成空穴的原因。 减小气穴现象的措施 1）减小流经节流小孔前后的压力差，一般希望小孔前后压力比小于3.5。 （2）正确设计液压泵的结构参数，适当加大吸油管内径。 （3）提高零件的抗气蚀能力，增加零件的机械强度，采用抗腐蚀能力强的金属材料，减小零件表面粗糙度等。 * 作用在锥阀上的液动力 内流式锥阀（见图）上作用的稳态轴向推力 上式右端第一项为锥阀上面的液动力； 第二项为液流流经锥阀阀口的稳态液动力，此力的方向使阀芯进一步开启，是一个不稳定因素。 管道中液流特性 2.4管道中液流的特性 由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗一部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失来表示。压力损失即是伯努利方程中的hw项。 在液压传动中压力损失分为两类：沿程压力损失和局部压力损失 2、沿程压力损失：油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。 3、局部压力损失： 是油液流经局部障碍（如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。 雷诺实验、层流和紊流 英国物理学家雷诺（Reynolds）在1883年经过实验研究发现，在粘性流体中存在着两种截然不同的流态。 层流 层流: 分层流动 有条不紊 互不掺混 紊流(湍流): 杂乱无章 相互掺混 涡旋紊乱 湍流 过渡流 雷诺实验表明： ①当流速大于上临界流速时为紊流；当流速小于下临界流速时为层流；当流速介于上、下临界流速之间时，可能是层流也可能是紊流，这与实验的起始状态、有无扰动等因素有关，不过实践证明，是紊流的可能性更多些。 ②在相同的玻璃管径下用不同的液体进行实验，所测得的临界流速也不同，黏性大的液体临界流速也大；若用相同的液体在不同玻璃管径下进行试验，所测得的临界流速也不同，管径大的临界流速反而小。 综上可知，流体的流动状态是层流还是紊流，与流速、管径和流体的黏性等物理性质有关。雷诺及其他学者经过大量实验数据，证实了任何一组（密度ρ、粘度μ、管径d、流速v）不论其如何变化，比值 Re在（2320,13800）的区域称为临界区。此区内层流运动极不稳定，外界稍有干扰就转变为湍流。因此在工程上将临界区视为湍流，并取下临界雷诺数2320作为判定管道流动状态的标准。 雷诺数之所以能作判别层流和紊流的标准，可根据雷诺数的物理意义来解释。黏性流体流动时受到惯性力和黏性力的作用，这两个力用量纲可分别表示为 由此可知雷诺数是惯性力与黏性力的比值。雷诺数的大小表示了流体在流动过程中惯性力和黏性力哪个起主导作用。雷诺数小，表示黏性力起主导作用，流体质点受黏性的约束，处于层流状态；雷诺数大表示惯性力起主导作用，黏性不足以约束流体质点的紊乱运动，流动便处于紊流状态。 圆管沿程压力损失 流动时运动微分方程 在管中心处，流速最大，其值为 Umax=(p1-p2)R2/4?l 速度分布规律 P2 圆管沿程压力损失 压力---流量方程 给出了流量与压力之间的线性关系 圆管沿程压力损失 平均流速 沿程压力损失 用流量表示 用平均流速表示 用沿程阻力系数表示 ?的理论值为：?=64/Re 金属管中流动时，?=75/Re 橡皮管中流动时，取?=80/Re 圆管沿程压力损失 紊流时沿程损失 λ除了与雷诺数有关外，还与管道的粗糙度有关。 λ= f（Re，Δ/ d ），Δ为管壁的绝对粗糙度，Δ/d 为相对粗糙度。 局部压力损失 液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力损失。 Δpξ= ξρv 2 / 2 ξ为局部阻力系数，具体数值可查有关手册。 液流流过各种阀的局部压力损失可由阀在额定压力下的压力损失Δps来换算： Δpξ= Δps（q / qs ）2 整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有的局部压力损失之和。 ∑Δp = ∑Δpλ + ∑Δpξ 压力损失的影响