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第一章流体力学基础资料

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第一章 流体力学基础 第一篇 液压传动 第一章 流体力学基础 第一章 流体力学基础 §1-1 液压油 §1-2 液体静力学 §1-3 液体动力学 §1-4 管道流动 §1-5 孔口流动 §1-6 缝隙流动 §1-7 液压冲击和气穴现象 * 题 第一章 流体力学基础 §1-1 液压油 ? 液压油的主要物理性质 液压油的选择 ? 第一章 流体力学基础 1.1.1 液压油的物理性质 ? 密度ρ :单位体积液体的质量 式中 m:液体的质量(kg); V:液体的体积(m3); 液压油 ρ=900 kg/ m3 ? 重度γ:单位体积液体的重量 式中 FG:液体的质量(kg); m ?? V FG ?? V V:液体的体积(m3); 第一章 流体力学基础 ? 可压缩性:液体受压力作用而发生体积变化的性质。用体积 压缩系数κ或体积弹性模量K表示 ? 体积压缩系数κ:单位压力变化所引起的体积相对变化量 1 ?V ? ?? ?p V (m2/N) 式中 V:液体加压前的体积(m3); △V:加压后液体体积变化量(m3); △p:液体压力变化量(N/ m2); ? 体积弹性模量K(N/ m2): 1 K? ? 计算时常取K=(1.2-2)×103 Mpa(一般液压系统) 第一章 流体力学基础 ? 液体的粘性 液体在流动时,分子间的内聚力阻碍分子的相对运动,产生 内摩擦力的特性 静止液体则不显示粘性 ? 液体的粘度 用粘度来衡量液体粘性的大小可。 粘度是液体的根本特性,也是选择液压油的最重要指标 第一章 流体力学基础 动力粘度(绝对粘度)μ ? 牛顿内摩擦定律 F ? ?A du dz ?? F du ? ?? A dz 液体粘性示意图 ??? ? du dz 式中:μ:称为动力粘度系数(Pa·s) τ:单位面积上的摩擦力(即剪切应力) du :速度梯度,即液层间速度对液层距离的变化率 dz A:液层接触面积 ? 法定计量单位 :Pa· s 第一章 流体力学基础 运动粘度ν ? ?? ? 法定计量单位:m2/s 1m2/s =104cm2/s=104St(斯) 1St=100cSt(厘斯) 液压油牌号为L-HM32 粘度等级为32 表示40?C时其运动粘度的*均值为32cSt 第一章 流体力学基础 恩式粘度? Ε ? 200mL被测液体t? C时,通过恩氏粘度计小孔ф=2.8mm流出 所需的时间t1,与同体积20? C的蒸馏水通过同样小孔流出所 需时间t2之比值 t1 ? Et ? t2 ? ?Ε20、?Ε50、?Ε100表示测定恩式粘度的标准温度分别为 20?C、50?C和100?C 恩式粘度与运动粘度(cSt)的换算关系: 6.31 ? ? 7.31? E ? ?E 第一章 流体力学基础 影响粘度因素 ? 压力,忽略不计 ? 温度 几种国产油液粘温图 第一章 流体力学基础 1.1.2 液压油的选择 1.对液压油要求 油液作用 要求 2.确定工作条件 压力的高低 压力高,要选择粘度较大的液压油液。 环境温度 温度高,选用粘度较大的液压油液。 工作部件运动速度 速度高,选用粘度较低的液压油液。 第一章 流体力学基础 §1-2液体静力学 液体静力学——研究静止液体的力学规律和这 些规律的实际应用。 静止液体——液体处于内部质点间无相对运动 的状态,因此液体不显示粘性,液体内部无剪 切应力,只有法向应力即压力。 第一章 流体力学基础 §1-2液体静力学 压力 ? 静力学基本方程 ? 绝对压力、相对压力与真空度 ? 帕斯卡原理 ? 压力对固体壁面的总作用力 ? 第一章 流体力学基础 1.2.1压力 ? 压力: 是指液体处于静止状态时,其单位面积上所受的法 向作用力 FN p? ( Pa ) A ? 性质: 指向内法向 各点压力在各方向上相等 第一章 流体力学基础 1.2.2液体静力学基本方程 例:计算静止液体内任意点A处的压力p ∵ pdA = p0dA+G = p0dA+ρghdA ∴ p = p0+ρgh 第一章 流体力学基础 ? 重力作用下静止液体压力分布特征 p = p0+ρgh ? 压力由两部分组成:液面压力p0 自重形成的压力ρgh ? 液体内的压力与液体深度成正比 ? 离液面深度相同处各点的压力相等,压力相等的所有 点组成等压面。 第一章 流体力学基础 1.2.3绝对压力、相对压力与真空度 p 表压力(相对压力) 大气压力 绝对压力 真空度 绝对压力 绝对真空 绝对压力、相对压力与真空度间的相互关系 第一章 流体力学基础 1.2.4帕斯卡原理 帕斯卡原理——在密闭容器内,施加于静止液体 的压力可以等值同时传递到液体各点。也称 为静压传递原理。 大活塞受力分析 p= F1/A1 小活塞受力分析 F2= pA2= F1A2/A1 液压传动可使力放大或缩小 可以改变力的方向 第一章 流体力学基础 1.2.5 液体静压力对固体壁面的作用力 液体和固体壁面接触时,固体壁面将受到液体静压力的作用 ? 当固体壁面为*面时 液体压力在该*面的总作用力 F = p A 方向垂直于该*面。 ? 当固体壁面为曲面时 液体压力在曲面某方向上的总作用力 F = p Ax 式中 Ax——曲面在该方向的投影面积 第一章 流体力学基础 §1-3液体动力学 液体动力学——研究液体流动时流速和压力的 变化规律。 ? 基本概念 ? 连续性方程 ? 伯努利方程 ? 动量方程 第一章 流体力学基础 1.3.1液体动力学基本概念 ? 理想流体——假设的既无粘性又不可压缩的流体 ? 非理想流体 ? 恒定流动——液体流动时,液体中任一点处的压 力、速度和密度都不随时间而变化 的流动,亦称为非时变流动。 ? 非恒定流动 第一章 流体力学基础 ? ? 通流截面——垂直于流动方向的截面 流量——单位时间内流过某一通流截面



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