[工學(xué)]液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)(編輯修改稿)
2025-02-12 12:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (1) (2) 取 (1)和 (2)處通流截面，它們的面積、平均流速和壓力分別為為 A u p1和 A u p2。 qAuAu ?? 2211smdqAqu /4422111 ????? ??由連續(xù)方程 smdqAqu /4422222 ????? ??例：如圖所示 ， 密度 ρ= 1260kg/m3的油液在某工廠的管道中以流量 q=。 在直徑 d1=600mm的管道點(diǎn) (1)處 ， 壓力為 。 試求點(diǎn) (2)處的壓力 p2， 該點(diǎn)管直徑 d2=300mm， 位置比點(diǎn) (1)低 h=1m， 點(diǎn) (1)至點(diǎn) (2)管長 l=。 不計(jì)一切損失 。 ? ?? ?M 226622122212??????????????? puughp??由能量方程得： gugpguhgp22222211 ??????gpguguhgp??12221222 ???? 液體動力學(xué) － 2能量方程 ? 實(shí)際液體的能量方程 實(shí)際液體具有粘性，當(dāng)它在管中流動時(shí)，為克服內(nèi)摩擦阻力需要消耗一部分能量。 whgzgpgzgp ??????222222221111 νν ????α :動能修正系數(shù) , （層流時(shí) α =2，紊流時(shí) α =1） hw:單位重量液體所消耗的能量 液體動力學(xué) － 能量方程應(yīng)用 例 計(jì)算液壓泵吸油口處的真空度 解：以油箱液面定為 Ⅰ Ⅰ 截面，泵吸油口處為 Ⅱ Ⅱ 截面 。 實(shí)際液體的能量方程 為 22a 1 2 2w22p ν p νhhg g g g??? ? ? ? ?由于 ν1≤ν2， ν1可近似為零，上式簡化為 故泵真空度為 泵從油管吸油pa p2 w222a2 hgνhgpgp ??????w222a 21 ghνghpp ??? ????提升高度 h 加速到 ν2 油管壓力損失 液體動力學(xué) － 3動量方程 理想液體恒定流動時(shí)的動量方程： tmvtIF?????? )(2 2 2 39。 1 1 1 39。2121( ) ( ) ( )()m v m v m vq tv q tvq v v t?????? ? ?? ? ? ?? ? ?)( 12 vvqF ?? ? 液體動力學(xué) － 3動量方程 理想液體恒定流動時(shí)的動量方程： )( 12 vvqF ?? ?考慮動量修正問題 )( 1122 vvqF ??? ??注意：液體對固體壁面的作用力 F’與液體所受外力 F大小相等，方向相反 。 例：求液流作用在滑閥閥芯上的穩(wěn)態(tài)液動力 ?2=90176。 方向向左 液體對閥芯的軸向作用力： 方向向右 使閥芯趨于關(guān)閉 液體動力學(xué) － 3動量方程 軸向方向上液流的動量方程 : 19世紀(jì)末 英國 雷諾實(shí)驗(yàn)裝置 管道中液流的特性 － 流態(tài) 層流 ：在液體運(yùn)動時(shí) ， 如果質(zhì)點(diǎn) 沒有橫向脈動 ， 互不干擾 ， 液體的流動呈線性或?qū)訝?， 且平行于管道軸線 ， 這種流動稱為層流 湍流 ：如果液體流動時(shí)質(zhì)點(diǎn) 具有脈動速度 ， 運(yùn)動雜亂無章 ， 除了平行于管道的運(yùn)動外 ， 還存在著劇烈的橫向運(yùn)動 ， 這種流動稱為 湍流或紊流 。 管道中液流的特性 － 流態(tài) 雷諾數(shù) :液體在圓管中的流動狀態(tài)決定于由管道中流體的平均流速 υ 、 管道直徑 d 和 液體運(yùn)動粘度 ν 這三個(gè)參數(shù)所組成的無量綱數(shù)的大小 : vdRe??流動液體的雷諾數(shù)低于 臨界雷諾數(shù) (由湍流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿?)時(shí)，流動狀態(tài)為層流，反之液流的狀態(tài)為湍流。 雷諾數(shù)的物理意義 :流動液體的慣性力與粘性力之比 管道中液流的特性 － 雷諾數(shù) 對于非圓截面的管道來說，雷諾數(shù) vRReH4??為水力半徑 HR 管道中液流的特性 － 圓管層流 ? ? 2λ221f 2 rprppdrdurlF ???? ??????內(nèi)摩擦力 λdd2pu r rl????當(dāng) r=R時(shí)，管壁液體流速為零，故 u=0，對上式積分得 ? ?22λ4 rRlpu ??? ?管內(nèi)流速隨半徑按拋物線規(guī)律分布 最大流速發(fā)生在軸線即 r=0 ? 恒定層流通流截面上的速度分布規(guī)律 圖所示拋物體體積 ， 是液體單位時(shí)間內(nèi)流過通流截面的體積即流量 。 為計(jì)算其體積 ， 可在半徑為 r處取一層厚度為 dr的微小圓環(huán)面積 ， 通過此環(huán)形面積的流量為： r d rudq ?2? pldplRr d ruq R ????? ??????1 2 882440 管道中液流的特性 － 圓管層流 ? 管路中的流量 上式為泊肅葉公式 ， 可知 流量與管徑的四次方成正比 ；壓差則與管徑的四次方成反比 。 平均流速 管道中液流的特性 － 圓管層流 ? 管路中的平均流速 可知 平均流速為最大流速的一半 m a xλ2218 vplRAqv ?????湍流時(shí)均流速 管道中液流的特性 － 圓管湍流 本質(zhì)上是非恒定流動 ?? T tuTu 0 d1 最大流速 vu )~1(m a x ?層流邊界層 隨雷諾數(shù)的增大而減小 小結(jié) ? 恒定流動 ? 能量方程（伯努利方程） ? 雷諾數(shù) ? 圓管最大流速、流量和平均流速 ? 實(shí)際液體的能量方程 管道中液流的特性 － 壓力損失 液體在流動時(shí) 能量損失主要表現(xiàn)為壓力損失 ， 這就是實(shí)際液體流動的能量方程式中的 hw項(xiàng)的含義 。 液壓系統(tǒng)中的壓力損失分為兩種： 一種是液體在 等徑直管內(nèi) 流動時(shí)所產(chǎn)生的壓力損失 ， 稱之為 沿程壓力損失 。 —— 由 液體流動時(shí)的摩擦力所引起的 。 另一種是液體 流經(jīng)局部障礙 （ 如管道彎頭 、 接頭 、 閥口以及突然變化的截面 ） 時(shí)所產(chǎn)生的 局部壓力損失 。 —
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