系統(tǒng)建模與動力學(xué)分析液壓系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-05-30 14:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 所需要的時(shí)間來測定。 例如一個(gè) 毛細(xì)管式粘度計(jì) 。 ? 由流體中的各部分相對運(yùn)動而產(chǎn)生的阻力稱為 動力粘度或絕對粘度 。它是流體的剪切應(yīng)力與剪切變形之比。 ? 動力粘度或絕對粘度系數(shù) 是流體薄層在平行于薄層方向運(yùn)動，對另一距它為單位距離的流體薄層，具有單位相對速度時(shí)所產(chǎn)生的阻力。 ? 動力粘度的單位 : (SI制 ) N*s/m2 或 kg/m*s ? （ cgs制） dyn*s/cm2 或 g/cm*s 泊（ p） ? 運(yùn)動粘度 是動力粘度除以質(zhì)量密度， ? 運(yùn)動粘度的單位 : (SI制 ) m2/s ? （ cgs制） cm2/s 沲（ St） ?/v ??? ? 關(guān)于液壓流體的幾個(gè)要點(diǎn) ? 1）水、天然油和植物或動物油不用作液壓流體，因?yàn)樗鼈內(nèi)狈m當(dāng)?shù)臐櫥涂寡趸芰?，并會引起腐蝕，起泡沫等等。 ? 2）液壓流體的工作壽命與它抗氧化能力有關(guān)，由于任何流體都與空氣有一定量的混合，當(dāng)溫度在 70度以上，氧化加速。因此高質(zhì)量的流體一般含有抗氧化劑以減慢氧化。 ? 3）當(dāng)在高溫工作時(shí)，流體重要的性質(zhì)是潤滑性、粘性、熱穩(wěn)定性、重量和體積模量。 ? 4）對于安排在高溫源的液壓系統(tǒng)，將使用耐火的流體。 流體流動的基本定律 ? 雷諾數(shù) ? 作用在流動流體上的力是由重力、浮力、流體慣性、粘性、表面張力及其他類似的因素所產(chǎn)生。 ? 在多數(shù)的流動情況中，由流體慣性和粘性所引起的力最重要，它基本支配了流體的流動。 ? 慣性力與粘性力的無量綱之比稱為 雷諾數(shù) 。 ? 大的雷諾數(shù)表示由慣性力支配，而小的雷諾數(shù)是由粘性所支配。 流體流動的基本定律 ? 雷諾數(shù) R由下式給出： ? 其中： —— 流體質(zhì)量密度 ? —— 動力粘度 ? —— 流動的平均速度 ? —— 特征長度 ? 對于在管中的流動，特征長度是管子的內(nèi)徑。平均流動速度是 ? Q—— 體積流量 ? A—— 管子截面積 ? D—— 管子內(nèi)徑 /R vD?????vD24vAD???流體流動的基本定律 ? 最終，在管子中流動的雷諾數(shù)由下式給出 ? 小結(jié)：雷諾數(shù)是一個(gè)表征流體的粘性特性的一個(gè)參數(shù)，雷諾數(shù)越大，該流體的粘質(zhì)性就越小，粘質(zhì)性越小的流體就越容易流動，沒有粘質(zhì)性 的流體就是所謂的超流（它的雷諾數(shù) 趨于無窮大）。 ? 超流現(xiàn)象舉例：當(dāng)液氦（指 4He）的 溫度降到 ，液氦從原來的正 常流體突然轉(zhuǎn)變?yōu)? “ 超流體 ” 。 4v D QRD??? ? ???流體流動的基本定律 ? 層流和紊流 ? 由粘性力決定的流動稱為 層流 。其特征是光滑、平行的流體直線運(yùn)動。 ? 當(dāng)由慣性力支配時(shí)，流動稱為 紊流（或渦流） ，其特征是不規(guī)則的類似漩渦的流體運(yùn)動。 ? 雷諾數(shù)低于 2022，流動總是層流；雷諾數(shù)大于 4000，流動除特殊情況外一般是紊流。 ? 一般，如果管路橫截面積比較小和（或）管道長度比較長，則流動是層流，否則就產(chǎn)生紊流。 ? 層流對溫度是敏感的，因?yàn)樗c粘性有關(guān)。 流體流動的基本定律 ? 層流 是一種緩慢流動的流體，流體質(zhì)點(diǎn)作有條不紊的平行的線狀運(yùn)動，彼此不相摻混。對于層流，在管中速度分布為拋物線形。 ? 紊流 是一種充滿了漩渦的急湍流動的流體，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡極不規(guī)則，其流速大小和流動方向隨時(shí)間而變化，彼此互相摻混。 ? 紊流的搬運(yùn)能力要強(qiáng)于層流，并且紊流還有漩渦揚(yáng)舉作用，這是可使沉積物呈懸浮搬運(yùn)的主要因素。 流體流動的基本定律 ? 牛頓流體和非牛頓流體 ? 從流體力學(xué)的性質(zhì)來說，凡服從牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱做 牛頓流體 ，否則稱 非牛頓流體 。 ? 牛頓內(nèi)摩擦定律 ? 牽引流就屬牛頓流體。沉積物 重力流屬非牛頓流體。牛頓流 體和非牛頓流體對碎屑物質(zhì)搬 運(yùn)和沉積作用的機(jī)制是不相同 的。 流體流動的基本定律 ? 流線 ：流體流過所劃下的連續(xù)線。其上各點(diǎn)具有速度向量的方向。因此在垂直于流線的方向上無流動。 ? 流管 ：是所有通過封閉曲線的流線所構(gòu)成的管子。由于速度向量在垂直于管表面上無分量，因此沒有穿過流管壁的流動。 ? 穩(wěn)定流動 ：如果流體中的 壓力、速度、密度、溫度 及類似的因素在任何點(diǎn)都 與時(shí)間無關(guān)，此流動稱為是穩(wěn)定流動。 流體流動的基本定律 ? 在穩(wěn)定流動中，空間中任意點(diǎn)保持為常數(shù)： ? 其中， —— 壓力 ? —— 速度向量 ? —— 密度 ? —— 溫度 ? 如果在每一點(diǎn)的條件是隨時(shí)間而變的，此流動稱為不穩(wěn)定的。 ? 控制體積 ：是指在空間中的某個(gè)范圍?？刂企w積的大小和形狀一般是選擇得便于分析。 0 , 0 , 0 , 0p v Tt t t t?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?pv?T流體流動的基本定律 ? 采用控制體積是為了便于對發(fā)生在空間流進(jìn)和流出的情況進(jìn)行分析。 ? 連續(xù)性方程： 是應(yīng)用質(zhì)量守恒原理于流動中而求得的。此原理是說明系統(tǒng)中的質(zhì)量相對于時(shí)間而言保持為常數(shù)。 ? 對于控制體積的連續(xù)性方程 說明控制體積內(nèi)單位時(shí)間質(zhì) 量增大率等于純流入控制體 積中的質(zhì)量流率。 流體流動的基本定律 ? 對上圖應(yīng)用能量守恒定律可得應(yīng)用在穩(wěn)定流動中沿流管兩截面的連續(xù)性方程： ? 若在橫截面 A1和 A2上的平均密度分別是 和 ，平均速度是 V1和 V2，于是 ? 定義流量 Q1和 Q2為 ? 連續(xù)性方程又可寫為 1 1 1 2 2 2v d A v d A?? ?121 1 1 2 2 2 1 1 1 2 2 21211。,AAV A V A V v d A V v d AAA?? ? ? ???1? 2?1 1 1 2 2 2Q A V Q A V??1 1 2 2???流體流動的基本定律 ? 對于不可壓穩(wěn)定流動，有 ，因此 ? 這表示流體在管中的流量在任何橫截面上保持為常數(shù)。 ? 歐拉運(yùn)動方程 ： ? 研究無限小長度 ds的流管和 由流管在截面 1和截面 2之間 的壁加上垂直于流管的兩端 截面所組成的控制體積。 ? 假設(shè)粘度是零或流體是無摩擦的。 12? 1 1 2 2A V A V?12???流體流動的基本定律 ? 控制體積內(nèi)流體的質(zhì)量 —— ? 該質(zhì)量的加速度 —— ? 截面 1沿 s正方向的壓力 —— ? 截面 2沿 s負(fù)方向的壓力 —— ? 應(yīng)用牛頓第二定律，其中作用在控制體邊上的力垂直于s，在方程中不出現(xiàn)。 dAds?/dv dtpdA( ( / ) )p p s d s d A? ? ?c osc os1c osdv pm pdA p ds dA gdAdsdt sdv pdAds dsdA gdAdsdt sdv pgdt s??? ? ??????? ? ? ???????? ? ? ???? ? ? ??流體流動的基本定律 ? 一般，速度 v與 s及 t有關(guān)，或 v=v(s,t)。因此 ? 根據(jù)上兩式可得 ? 由于
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