第三章液压流体力学基础69页PPT

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)
2
) h
2
(1
Ae A2
2e
2g
扩大局部损失
2
h
h
1
h
2
(
1) e 2g
2
2
p p 1 1 2 2
g 2g g 2g
h
p p
2
1 2 ( 1) e
g
2g
e
2
(
p
1
p
2)
.
1
1
c
v
2p
注意精选区pp别t 文丘利流量计的流体模型58
l / d 0.5
薄壁孔
精选ppt
46
pap2gh 2u2 2p
油泵吸入口及连接管路的设计应考虑3种情 况: 1)最大吸入高度 2)最大流量(管路直径) 3)降低吸入阻力(无纺布过滤器)
精选ppt
47
第六节 管道流动
层流 流体质点互不干扰 受粘性制约
紊流 流体质点杂乱无章,惯性力起主导作

雷诺数 R e d
RedH
量可以互相转换,三者之和为常值。
精选ppt
33
实际流体的能量方程
• 粘性 微元流体 ,由于粘性产生摩擦阻力,实际流 体作恒定流动时的能量方程为:
pg 1z12 u1 2gpg 2z22 u2 2g hw
精选ppt
34
实际流体的能量方程
• 粘性
• 通流截面不是流束,具有一定的面积, 速度在整个截面上是变化的。
2
u
u
ds
1 s s
1 s
积分并整理得:
p1
g
z1
u
2 1

《液压流体力学》课件

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素质目标
培养学生对工程问题的敏感性 和创新性,提高分析和解决问 题的能力。
情感态度与价值观
培养学生对工程科学的兴趣和 热爱,树立严谨的科学态度和
求真务实的精神。
02
CATALOGUE
液压流体力学基础
流体性质
01
流体的定义与分类
流体的定义、流体分类(理想流 体、实际流体)
02
流体的物理性质
03
流体的流动状态
流体动力学基本方程
连续性方程、伯努利方程、动量方程等
流体动力学基本定理的应用
伯努利定理的应用、动量定理的应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ等
03
CATALOGUE
液压系统工作原理
液压泵的工作原理
液压泵是液压系统的动力源, 它利用机械能将油液从低压区 泵送到高压区,为系统提供动
力。
液压泵的主要类型有齿轮泵、 叶片泵、柱塞泵等,它们的工 作原理略有不同,但基本原理 都是利用容积变化来吸入和排
技术发展。
安全问题
液压系统存在一定的安全风险,如泄 漏、过载等,需要采取有效措施确保
系统安全运行。
维护和保养
液压系统的维护和保养需要专业知识 和技能,对维护人员的技术水平要求 较高。
成本压力
随着市场竞争的加剧,液压系统的成 本压力也不断增加,需要采取有效措 施降低成本。
未来液压技术的发展方向
高效节能技术
液压缸的工作原理主要是利用液体的压力传递来推动活 塞运动,从而驱动负载进行运动。
液压缸的主要类型有单杆活塞缸、双杆活塞缸、柱塞缸 等,它们的工作原理基本相同。
液压缸的性能参数包括推力、速度、行程等,这些参数 的选择直接影响着液压系统的性能和设计要求。

第三章液压流体力学基础

第三章液压流体力学基础

志:(a,b,c,t)
(x,y,z)
描述各质点运动时变过程 直接反映各参数空间分布
表达复杂,跟踪困难,较少 表达简单,计算方便,广泛
应用
应用
流动的分类
• 按照流体性质分: 理想流体的流动和粘性流体的流动 不可压缩流体的流动和可压缩流体的流动
• 按照流动状态分: 定常流动和非定常流动 有旋流动和无旋流动 层流流动和紊流流动
p1 ' g z2 z1 ' g z4 z3
p1 ' g z2 z1 z4 z3
p0 g z0 z1 ' g z2 z1 z4 z3
p0 pa ' g z2 z1 z4 z3 g z0 z1
流线
流线:在某一个固定时刻t,在流场中有一条曲线,曲 线的每一个点处的切线都与流体在该点的速度方 向相平行,则这条曲线称为流线.
流线表示在某一瞬时流场中各流动质点的运动倾 向,反映质点在当时的流速大小及其流动方向.即 反映了流动速度的向量.而速度向量是随时间改 变的,流线也必然随时间改变,属于欧拉方法.
帕斯卡定律:静止流体 自由面上压强p0的任何 变化,都会等值地传递 到液体中的任何一点.
重力作用下静止液体的压强分布
• 工程实际中,作用在液体上的质量力只有重力 • 重力作用下,静止均质流体压强分布:
z
z0 h
z
x
p0
p gz c
z p c
g
y
在静止流体中取一平行六面体微团,置于直角坐 标系中,其边长为dx,dy,dz,中心点A坐标为(x,y,z), 微团所受流体静压强为p=p(x,y,z);质量力 f=f(x,y,z);微团密度ρ.

液压传动第三章 流体力学基础

液压传动第三章 流体力学基础

1、理想流体和恒定流动
理想流体:既无粘性,又无压缩性的假想液体。
实际流体:有粘性,又有压缩性的液体。
恒定流动:液体在流动时,通过空间某一点的压力、速度和密度等运
动参数只随位置变化,与时 间无关。
非恒定流:液体在流动时,通过空间某一点的压力、速度和密度等
运动参数至少有一个是随时 间变化的。
2、流线 流管、流束、通流截面
dqdt
u22 2
dqdt
u12 2
势能:ΔEP gdqh2dt gdqh1dt
外力做的功=能量变化:
W ΔE ΔEK ΔEP
p1
g
u12 2g
h1
p2
g
u22 2g
h2
1.理想流体的能量方程
p1
g
u12 2g
h1
p2
g
u22 2g
h2
2、实际流体伯努利方程
实际流体:有粘性、可压缩、非恒定流动 速度修正:动能修正系数
正确设计和使用液压泵站。 液压系统各元部件的连接处要密封可靠,严防
空气侵入。 采用抗腐蚀能力强的金属材料,提高零件的机
械强度,减小零件表面粗糙度值。
第六节 液 压 冲 击
一、管内液流速度突变引起的液压冲击
有一液位恒定并能保持 液面压力不变的容器如 图3-40所示。
二、运动部件制动所产生的液压冲击
第四节 孔口和缝隙液流
一、薄壁小孔
➢ 薄壁小孔是指小孔的长度和直径之比l/d<0.5的孔, 一般孔口边缘做成刃口形式,如图3-25所示。
➢薄壁小孔的流量计算
对于图所示的通过薄壁小孔的液体,取小孔前后截面1-1和2-2列伯努利方程
p1
g
v12 2g

液压流体力学基础课件

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伯努利方程推导
在微小流束上,取截 面积为dA,长为ds的 微元体,研究理想液体 定常流动条件下在重 力场中沿流线运动时 其力的平衡关系。
pdA ( p dp)dA gdAdlcos dAdlal
dz du u u 将 cos , al u 代入 dl dl l t
《液压流体力学基础》
第三节 流体动力学
概念:流体动力学是流体力学的核心问题,
它主要研究液体运动与力的关系。并以数 学模型为基础,推导出液体运动的连续性 方程、能量方程以及动量方程等流体动力 学的基本定律。
作用:能量方程加上连续性方程,可以解
决压力、流速或流量及能量损失之间的关 系;动量方程可解决液体与固体边界之间 的相互关系。
解:沿冷水流动方向列A1、A2截面的伯努 利方程 p1/ρg + v12/2g = p2/ρg + v22/2g 补充辅助方程 p1 = pa-ρgh v1A1=v2A2 代入得 -h+v12/2g = (v1/4)2/2g v1 = (32gh/15)1/2 q = v1A1= (32gh/15)1/2 A1 p2=pa
解:液压缸中油液在外力 F和F1的作用下,动量发 生变化。由动量定理有
根据连续性方程
v1 F F1 q (v2 v1 ) A v (1 ) v2
2 2 2
2 F F1 A2 v2 (1
v1 A2 v2 A1
A2 ) A1
式1
建立液压缸断面1与孔口断面2的伯努利方程
m1 m2
因为 1V1 2V2 1v1 A1t1 2 v2 A2t 2 1 2 , t1 t 2
v1 A1 v2 A2 常数

液压流体力学知识PPT课件

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(二)油液的选择 在具体选择液压油的粘度时,一般应考虑下列具体因素: 1.液压系统中工作压力的高低。 2.液压系统中运动速度的快慢。 3.液压系统周围环境温度。 有时也从以下几个因素考虑: ①液压系统所处的环境; ②液压系统的工作条件; ③液压油的性质; ④经济性;
第38页/共158页
第39页/共158页
P6表1-1是液压泵使用油液的粘度范围。
五、液压油的合理使用(污染与控制) 液压油受到污染,常常是系统发生故障的主要 原因,因此控制液压系统的污染是十分重要的。
§2-1 液压油的性质
(Working medium of hydraulics— hydraulic oil)
液压传动是以液体为工作介质来传递能量的。因此要了解液体—工作介质—液压油和 液体的力学性质是必要的,它有助于正确理解液压传动的原理和规律,为正确使用 和维修液压元件和液压系统打下良好的基础。
液压油的类型:
第1页/共158页
第2页/共158页
矿物油(石油型)——包括有 (1)机械油; (2)普通液压油(其中加入抗氧剂,防锈剂,抗泡剂等添加剂); (3)专用液压油(航空液压油,炮用液压油,舰用液压油等); (4)汽机油; (5)柴油机油等。 乳化油——油包水乳化液、水包油乳化液。 它们是由两种互不相容的液体(如水和油)构成,其中一种液体成为小液滴并均匀地
壁间的附着力和液体分子间的内聚力造成的。
液体流时 速度的布:
第9页/共158页
通过分析得知运动较快的液层带动运动较慢的液层,而运动较慢的液层却阻滞运动较 快的液层。这样,运动较快的液层在运动较慢的液层上滑过时,就类似固体的摩擦 过程。
由于液体与固体(容器)界壁的附着力和液体本身的内聚力而使液体各处的速度产生 差异。

《液压流体力学基础》课件

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流体静压力测量的重要性
了解流体的静压力特性对于工程实践和科学研究具有重要意义。
流体静压力测量的方法
常用的流体静压力测量方法包括压强计法、压力传感器法等。
流体静压力测量仪器的选择
根据实际测量需求,选择合适的流体静压力测量仪器,并确保其精 度和可靠性。
03
流体动力学基础
流体动力学基本概念
流体
在任何外力作用下能 保持其空间位置和运 动轨迹的物质。
局部水头损失
由于流体流经管道的弯头、阀门等局部障碍物时,流速方向和速度大小发生变化 ,导致水头损失。局部水头损失的计算需要考虑具体局部障碍物的形状、尺寸和 流体流速等因素。
05
液压元件与系统
液压泵的工作原理与性能
液压泵的工作原理
液压泵是液压系统的动力源,它依靠 密封容积的变化来吸入和排出液体, 从而将机械能转换为液体的压力能。
动量守恒方程
单位时间内流体微元体动量的变 化,等于作用在该微元体上的外 力之和。
能量守恒方程
单位时间内流体微元体内能量的 增加,等于同一时间间隔内流入 该微元体的净热流量与各种流动 功率所做的功之和。
流体动力学方程的应用
流体静力学问题
研究流体在静止状态下的平衡规律及其作用力 的问题。
流体动力学问题
航空液压系统
在航空领域,液压系统用于控制飞 机的起落架、襟翼等关键部件,对 于飞机的安全运行至关重要。
液压系统的维护与保养
定期检查液压元件
定期对液压泵、液压阀、液压缸等元 件进行检查,确保其正常工作,及时 更换损坏的元件。
保持液压油的清洁
定期过滤或更换液压油,防止油液中 的杂质对元件造成磨损或堵塞。
水头损失的计算
摩擦水头损失

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四、液体稳定流动时的动量方程
第2页,此课件共30页哦
一、几个基本概念
1、稳定流动和非稳定流动
液体流动时,若液体中任何一点的压力,流速和密度
都不随时间变化,这种流动称为稳定流动。反之,压力
,流速随时间而变化的流动称为非稳定流动。如图所示
,从水箱中放水,
如果水箱上方有一补充水源
,使
水位H保持不变,则水箱下部出水
并以速度c向A传播。
此后B处压力
降低p,形成压力降波,
并向A传
播。而后当A处先恢复初始压
力,
压力波又传向B。则如此循环使液
流振荡。振荡终因摩擦损失而停止。
第26页,此课件共30页哦
图 2-26 水 锤 现 象 分 析
让我们计算阀门关闭时的最大压力升高值p。设管
路断面积为A1,管长为l,压力波从B传到A的时间为t,
(
注:hw—以水头高度表示的能量损失。)
当管道水平放置时,由于z1=z2,方程可简化为: P1/ρg+V12/2g=P2/ρg+V22/2g+hw
当管道为等径直管且水平放置时,方程可简化为:
P1/ρg= P2/ρg+hw
第10页,此课件共30页哦
3.伯努利方程应用举例
(1) 计算泵吸油腔的真空度或泵允许的最大吸油高度
第19页,此课件共30页哦
一、液体的流态
层流:液体中质点沿管道作直线运动而没有横向运 动,既液体作分层流动,各层间的流体互不混杂。如 图所示。
紊流: 液体中质点除沿管道轴线运动外,还有横向运动,
呈现紊乱混杂状态。
雷诺系数 RC=V.D/
第20页,此课件共30页哦
二、沿程压力损失
油液在直管中流动的沿程压力损失可用达西公式表示:
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(c)
五、液体对固体壁面的作用力 液体和固体壁面相接触时,固体壁面将受到总压力作用。 1、当固体壁面为一平面,液体压力在该平面总作用力F=PA.
方向垂直于该平面。
P A
2、当固体壁面为一曲面时,液体压力在该曲面某X方向上的 总作用力Fx等于液体压力p与曲面在该方向投影面积Ax的 乘积。即: Fx=pAx
返回
P=PA=
D 2 p
4
P=PA= d 2 p 4
第二节 液体动力学
主要讨论液体流动时运动规律,能量转换和流动 液体对壁面的作用力,具体介绍三个基本方程—连续 性方程、伯努利方程和动量方程。
这三个方程是刚体力学中质量守恒、能量守恒和 动量守恒在流体力学的具体体现,前两种用来解决压 力、流速和流量之间的关系,后者则用来解决流动液 体与固体壁面作用力问题 一、基本概念 1、理想液体、恒定流动和一维流动
一维流动:当液体整个地做线性流动时,称为一维流 动。即液流界面上各点处的速度矢量完全相同。
这种情况下在现实中极为少见,但为了处理问题方便, 在液压传动中我们都以一维流动处理,然后再用实验 数据来纠正。
(二)迹线、流线、流束和通流截面
迹线:流动液体的某一质点在某一时间间隔内在空间的运 动轨迹。
流线:是某一瞬间液流中一条条标志各处质点运动状态的 曲线。在流线上各点处的瞬间液流方向与该点的切 线方向重合。
流束:如果通过某截面上所有各点画出流线,这些流线的 集合就构成流束。
通流截面:流束中与所有流线正交的截面积为通流截面。 平行流动:流线彼此平行的流动。
流线间夹角很小,或流线曲率半径很大的流动称缓变流动。
(三)流量和平均流速
流量:单位时间内流过通流截面的液体体积,用q表示。 对于微小流束,通过该流通截面的流量为: dq=udA 流过整个通流截面的流量为: q=∫AudA
P=pa+ρgh.
2) 静止液体内的压力随液体深度呈直线规律分布。 3)离液体深度相同的各点组成了等压面,此等压面为一水
平面
➢三、压力的表示方法和单位
根据度量基准不同,液体的压力分为绝对压力和相对压力两种。 绝对压力:以绝对真空为基准所测的压力。 相对压力:以大气压为基准测得的高出大气压的那部分压力。 真空度:如果液体中某点的绝对压力小于大气压力,这时比大
流量常用单位:L/min 或 mL/min
流速;流动液体内的质点在单位时间内流过的距离,用 u表示。
➢ 二、重力作用下静止液体中
P0
的压力分布
密度为ρ的液体处于静止状态,
为求任意深度h处的压力p,
h
可设想从液体内取出以面积
为ΔA,高度为h的小液柱.由
于液柱处于平衡状态,则有:
P0 A
FG
h
PA
P=P0+ρgh 此式称为液体静力学基本方程式。
由上式可知,重力作用下的静止物体,其压力分布有如下特征: 1)静止液体内任一点处的压力都由两部分组成:一是液体表面压 力,另一是重力引起压力ρgh.若液体表面压力是大气压Pa,则有
F2=PA2=PF2A2/A1
现A2/A1越大,F2也越大。也就是说在小活塞上加不 大的力,大活塞就可以得到较大的力,将重物举起。
F1 A1
W
A2 F2
✓例2、液压系统中的压力形成机理。 如图(a),油泵连续不断的向缸内供油时,当油液注满后,由于活塞 受到外界负载的阻碍作用,使活塞不能向右运动,此时继续向缸内供 油,其挤压作用不断加剧,产生压力,当压力升高到足以克服外界负 载时,活塞便向右运动,这时系统压力为 p=F/A,如果F不再变化, 则由于活塞的移动,使液压缸的左腔的容积不断增大,这正好容纳了 液压泵的连续供油量,此时液压泵不再受到更大的挤压,因而压力就 不再升高,始终保持相应的P值。
四、帕斯卡原理: 在密封容器里,施加于静止液体上的压力将以等值同时转 到液体各点。这就是帕斯卡原理或称静压传递原理。
✓ 例1、试用帕斯卡原理解释液压千斤顶用很小的力举起很 重的物体的原理.
解:设在小活塞上施加外力F1则小液压缸中油液压力为 P=F1/A1
由帕斯卡原理,知大活塞也受到一压力为P的作)图,用压力 计测的压力值为零,因为此 时外界负载为零,油液的流 动除受到管路的阻力外没有 受到阻碍,因此建立不起压 力。
(c)图压力表的读数也为零. 综上所述,液压系统中
的压力,是由于液体受到各 种形式的外界载荷的阻碍, 使油液受到挤压,其压力的 大小取决于外界载荷的大小。
P A (b)
第一节 液压静力学 第二节 液压动力学 第三节 管道中液流的特性 第四节 孔口和缝隙液流 第五节 气穴现象 第六节 液压冲击
第二节 液体静力学
液体:
1、静止液体:是指液体内部质点间没有相对运动,至于液体 整体完全可以像刚体一样作各种运动。
2、运动液体:质点间有相对运动。
➢ 一、液体静压力及其特性
1、压力:液体单位面上所受的法向力称为压力。这一定义在 物理学中称为压强,用P表示,单位为Pa(N/m2)或MPa 1MPa=106Pa 2、液体压力特性: 1)液体的压力沿着内法线方向作用于承压面。 2)静止液体内任一点的压力在各个方向上都相等。若液体 中某点受到的各个方向的压力不相等,那么液体就要运动, 破坏静止条件。 由上述性质可知,静止液体总是处于受压状态,并且其内部 的任何质点都是受平衡压力作用的。
气压小的那部分数值叫真空度 在液压系统中,如不特别说明,压力均指相对压力。
大气压力、绝对压力、相对压 力和真空度的关系为:(如图)
p
p>pa
绝对压力
相对压力 p=pa
真空度
p<pa 绝对压力
p=0
用公式表示为: P=pa+p计
若p<pa时,p真=pa-p
例:设某点的绝对压力p=0.3×105pa.则其真空度p真=(1-0.3) ×105=0.7 ×105pa.
理想液体:假设液体既无粘性又不可压缩,这样的液 体称为理想液体。
实际液体:任何液体都具有粘性,而且可以压缩(尽 管可压缩性很小),这样的液体称为实际液体。
恒定流动:液体流动时,若液体中任一点处的压力、 速度和密度都不随时间而变化,则这种流动 为恒定流动(亦称定常流动)。
非恒定流动:只要压力、速度或密度中有一个随时间 变化,就称非恒定流动。
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