液压与气压传动 第3版 单元2 液压流体力学基础.ppt

2.3液体动力学基础2.3.1基本概念2.通流截面、流量和平均流速通流截面:液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面称为通流截面。流量:单位时间内通过某通流截面的液体的体积称为流量。图2-10流量和平均流速2.3液体动力学基础2.3.1基本概念2.通流截面、流量和平均流速由于液体具有黏性，因此通流截面上液体速度不尽相同，其分布规律如图b所示。通常以断面上的平均流速v来代替实际流苏，即假设单位时间内按平均流速流过通流截面的液体体积等于按实际流速通过同一截面的液体体积。平均流速2.3液体动力学基础2.3.1基本概念3.流动液体的压力静止液体内任意点处的压力在各个方向上都是相等的；在流动液体内，由于惯性力和黏性力的影响，任意点处在各个方向上的压力并不相等，但数值相差甚微。当惯性力很小，且把液体当作理想液体时，流动液体内任意点处的压力在各个方向上的数值可以看作是相等的。2.3液体动力学基础2.3.1基本概念4.层流、紊流和雷诺数层流：液体质点的运动互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线。紊流：液体流速大于某值后，液体质点的运动开始杂乱无章。图2-11雷诺试验2.3液体动力学基础2.3.1基本概念4.层流、紊流和雷诺数雷诺数：当液流在实际流动时的雷诺数小于临界雷诺数时，液流为层流；反之液流为紊流。常见的液流管道的临界雷诺数可由实验求得，见表2-7。2.3液体动力学基础2.3.2连续性方程根据质量守恒定律，单位时间内流过任一通流截面的液体的质量应该相等，即：说明液体在管路中流动时，通过任一通流截面的流量是相等。同时还说明当流量一定时，流速和通流截面面积成反比。图2-12液流的连续性原理（2-21）2.3液体动力学基础2.3.3伯努利方程1.理想液体的伯努利方程根据能量守恒定律，在同一管道中任意截面上液体的总能量应该相等。即图2-13伯努利方程示意图（2-22）2.3液体动力学基础2.3.3伯努利方程1.理想液体的伯努利方程由于两截面是任意取的，故式（2-22）可改写成（2-23）式中，是比压能，即单位质量液体的压力能，是压力水头，简称压头；hg是比位能，即单位质量液体的位能（），h称为位置水头；是比动能，即单位质量液体的动能（），为速度水头。2.3液体动力学基础2.3.3伯努利方程1.理想液体的伯努利方程理想液体伯努利方程的物理意义：理想液体作定常流动时具有压力能、位能和动能三种形式的能量，在任一截面上三种形式的能量可以互相转换，但总和保持不变，即能量守恒。2.3液体动力学基础2.3.3伯努利方程1.理想液体的伯努利方程【例2-4】图2-14所示为水库坝体下的一放水闸门，其中心标高B=0.5m，水库水面标高A=20m。设水为理想液体。求闸门出口处的喷流速度V2。图2-13例2-4图2.3液体动力学基础2.3.3伯努利方程1.理想液体的伯努利方程解：作基准面O-O、水库水面1-1及闸门出口处截面2-2，并列1-1、2-2面的理想液体伯努利方程：式中，P1=P2=Pa、h1=A、h2=B，则因为V1V2，所以V1=0，则V2=19.5m/s2.3液体动力学基础2.3.3伯努利方程2.实际液体的伯努利方程应用实际液体的伯努利方程时必须注意：（1）截面A1、A2必须延着流向选取，否则为负值。（2）截面中心在基准面以上时，h取正值；否则取负值。通常取较低的通流截面的中心为基准面。（3）两通流截面上的压力表示方法应相同，即pl、p2可同时选择相对压力或绝对压力。2.3液体动力学基础2.3.3伯努利方程2.实际液体的伯努利方程【例2-5】图2-15所示，分析液压泵的吸油过程。解：取基准面1-1，设液压泵的吸油口比油箱液面高h，取油箱液面1-1和液压泵进口处截面2-2列伯努利方程：式中，为油箱液面压力，由于一般油箱液面与大气接触，故为吸油口处液体的绝对压力；为液压泵吸油口处液体的流速，一般取液体在吸油管中的平均流速；为液箱液面流速，由于故v1忽略不计，。图2-15液压泵吸油示意图2.3液体动力学基础2.3.3伯努利方程2.实际液体的伯努利方程