液体流体力学基础

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液压流体力学基础

液压传动与液体一起工作

因此，了解液体的物理性质，掌握液体在静止和运动过程中的基本力学规律，对于正确理解液压传动的基本原理，合理设计和使用液压系统是非常必要的。

液压传动是以液体作为工作介质进行能量的传递。1、了解液体的物理性质，静压特性、方程、传递规律，掌握液体在静止和运动过程中的基本力学规律，掌握静力学基本方程、压力表达式和结论；2、了解流动液体特性、传递规律，掌握动力学三大方程、流量和结论；3、了解流量公式、特点、两种现象产生原因，掌握薄壁孔流量公式及通用方程、两种现象的危害及消除。

�液压油的粘性和粘度�粘温特性�静压特性�压力形成�静力学基本方程�流量与流速的关系，三大方程的形式及物理意义

第一节液体的物理性质第二节流体静力学基础第三节流体动力学基础第四节液体流动时的液力损失第五节液体流经小孔和缝隙的流量第六节液压冲击和空穴现象

第一节液体的物理性质

•流体的密度和重力•液体的压缩性•液体的粘度和粘度•液压油的要求•液压油的类型和选择•液压油的污染和控制

流体的密度和重力

m液体的密度：ρ=v

液压油的密度约为900kg/m3

g液体的重度：γ=v

液压油的重力为8800n/m3。重力和密度之间的关系：

液体的可压缩性

液体的弹性模量k

∆P−∆f/a−∆主键=−==∆v/v∆洛杉矶/洛杉矶∆信用证

液体产生单位体积相对压缩量所需的压力增量液压油弹性模量为k=(1.4-2.0)x109pa等效（常用）弹性模量为k'=(1.4-2.0)x109pa

液体的粘性和粘度

当液体在外力作用下流动时，液体分子之间的内聚力（内耗）会阻碍其相对运动。

内摩擦力内摩擦应力

达夫=μady

duτ=µdy

度量液体粘性大小的物理量。动力粘度单位速度梯度上的内摩擦力;是表征液体粘性的内摩擦系数。

杜迪

单位：pas

运动粘度与动粘度和密度之比没有明确的物理意义，但它是工程实践中常用的一个物理量。

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单位：平方米/秒，立方厘米/秒=106立方厘米

对于同一介质，新旧运动粘度等级之间的比较如下表所示：

n10060南平旅游

n15080

一般地，同一种介质比较大小时常用运动粘度,不是同一种介质比较大小时一般用动力粘度。

相对粘度Lei粘度“R”-英国、欧洲Sai粘度SSU-美国en粘度OE-俄罗斯、德国、中国

200ml温度为t的被测液体,流经恩氏粘度计小孔（φ2.8mm）所用时间t1，与同体积20度的水通过小孔所用时间t2之比。

�三种粘度之间的关系�影响粘度的因素

李琦 μt=μ0（1− λδt）Γp=Γ0（1+0.003p）

6.31υ=7.31e−e

粘度随温度升高而显著降低（粘温特性）

�调和油的粘度

粘度随压力增加（粘压特性）

ae1+be2−c(e1−e2)e=~~~~(e1>e2)100由a%e1和b%e2掺配后组成（a+b)%e新油李晨刘涛

•粘温特性好•有良好的润滑性•成分要纯净•有良好的化学稳定性•抗泡沫性和抗乳化性好•材料相容性好•无毒，价格便宜

液压油的类型和选择

液压油的类型石油型液压油合成型液压油乳化型液压油

（见教科书中的表2-2）

•合适的类型（油型）•适当的粘度（油号）环境因素运动性能设备种类

液压系统工作压力：高压，选用高粘度液压油。环境温度：高温，选择高粘度液压油。运动速度：高速，选用低粘度液压油。液压泵类型：各种泵的适用粘度范围见教材表2-3。

液压油的污染与控制

•造成系统故障降低元件寿命使液压油变质影响工作性能系统残留物外界侵入物内部生成物彻底清洗系统保持系统清洁定期清除污物定期换油

液压油污染的危害：

液压油污染源：

••••

第二节流体静力学基础

压力的概念压力的分布压力的表示压力的传递压力的计算

静止液体单位面积上的法向力称为静压。

若在液体的面积a上所受的作用力f为均匀分布时，静压力可表示为：p=f/a液体静压力在物理学上称为压强，工程实际应用中习惯称为压力。液体静压力的特性：�液体静压力垂直于承压面，方向为该面内法线方向。�液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。

�静压力基本方程式：p=p0+ρgh�重力作用下静止液体压力分布特征：

•压力由两部分组成：液位压力P0和自重形成的压力ρgh；•液体中的压力与液体深度成正比；•从液面到同一深度的每个点的压力相等，所有压力相等的点形成一个等压面。静止液体在重力作用下的等压面是一个水平面静止液体中任何粒子的总能量P/ρG+H保持不变，即能量守恒。

(p∆a=po∆a+ρgh∆a)

（压力随深度、等深度和等压力线性增加）

1）按测量方式表示

单位面积力值（MPa，MPa，工程大气压力下）水柱高度（m）汞柱高度（mm）

2）按测量基准不同表示

p> P0:p表压=p相对=p绝对-p0p

静止液体——密闭容器内压力等值传递流动液体——压力传递时考虑压力损失例：已知：ρ=900kg/m2

F=1000N，a=1x10-3m2，P=？在h=0.5m时？

张梓琳男友

解：表面压力：

郑元畅林依晨隐婚三年 P0=f/a=1000/1x10-3=106n/m2h压力：P=P0+ρgh=1.00441x106pa

在封闭容器中，施加在静止液体上的压力可以均匀地传递到液体的每个点。帕斯卡原理也称为静压传递原理。该图显示了Pascal原理的一个示例。作用在大活塞上的载荷F1形成液体压力P=F1/A1。为了防止大活塞掉落，施加在小活塞上的力F2=pa2=f1a2/A1。这导致：

液体内的压力是由负载决定的。液压传动可使力放大，可使力缩小，也可以改变力的方向。

帕斯卡原理应用

已知：D=100mm，D=20mm，M=5000kg发现：F=？解决方案：从P1=P2开始，g=mg=49000n，然后f/（πD2/4）=g/（πD2/4）f=（D2/D2）g=（202/1002）49000=1960n

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。当固体壁面为平面时，液体压力在该平面的总作用力f=pa，方向垂直于该平面。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=pax，

元旦主持人的稿子

Ax是曲面在此方向上的投影面积。

dfx=∫

plrcosθdθ=2plr=pax

第三节液体动力学基础

流体力学主要研究液体流动时速度和压力的变化规律。流动液体的连续性方程、伯努利方程和动量方程是描述流动液体力学规律的三个基本方程。前两个方程反映了液体的压力、速度和流动之间的关系，动量方程用于求解流动液体和固体壁之间的力。主要内容：

液体的流态与流速流体的连续方程流体的伯努利方程流体的动量方程

液体的流态和流速

1.理想液体，稳定流动理想液体：假定的既不粘性也不可压缩的流体称为理想流体。实际液体：具有粘度和可压缩性的液体。稳流：当液体流动时，液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间变化，这称为稳流或非时变流。（实验）非定常流：压力、速度和密度随时间变化的流动。

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