第二章 (液壓) 流體力學(xué)基礎(chǔ)

1、第二章流體力學(xué)基礎(chǔ)液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)流體靜力學(xué)氣體狀態(tài)方程流體動(dòng)力學(xué)液壓系統(tǒng)的壓力損失孔口及縫隙的流量壓力特性充、放氣溫度與時(shí)間的計(jì)算液壓沖擊和氣穴 液壓系統(tǒng)中的工作液體既是傳遞功率的介質(zhì)，又是液壓元件的冷卻、防銹和潤(rùn)滑劑。 在工作中產(chǎn)生的磨粒和來自外界的污染物，也要靠工作液體帶走。 工作液體的粘性，對(duì)減少間隙的泄漏、保證液壓元件的密封性能都起著重要作用。 因此，工作介質(zhì)性能的好壞將直接影響到液壓系統(tǒng)的工作性能和穩(wěn)定性。 緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1. 密度和重度3(/)mK gmV 3(/)GNmV 一般液壓油：3900 (/)K gm338.8310(/)K gm兩者均隨溫度的升高而下降

2、；隨壓力的升高而升高。緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性 設(shè)有兩塊平板，其間充滿靜止液體，下板固定，上板以勻速u0平行下板運(yùn)動(dòng)。兩板間的液體便呈現(xiàn)出不同速度的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即：從附著在動(dòng)板下面的液體層具有與動(dòng)板等速的u0開始，向下逐漸減小，直到附著在定板上的速度為0。（1） 定 義移動(dòng)移動(dòng)u0下板固定 這一事實(shí)說明，每一運(yùn)動(dòng)較慢的流體層都是在運(yùn)動(dòng)較快的流體層帶動(dòng)下才運(yùn)動(dòng)的；反之，運(yùn)動(dòng)較快的流體層則受到較慢流層的阻滯而不能運(yùn)動(dòng)得更快。動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性 流體在外力的作用下流動(dòng)時(shí)，作 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 的流體層之間由于分子間的內(nèi)聚力而產(chǎn)生的摩擦力稱為 粘性

3、。與固體不同，靜止的固體存在靜摩擦力，而靜止的流體不呈現(xiàn)粘性。？緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性內(nèi)摩擦力（F）的大小與兩板之間流體層的面積（A）成正比，與流體層間的速度梯度（du/dz）成正比，還與流體的性質(zhì)(粘性)有關(guān)。即：（2）牛頓內(nèi)摩擦定律uduuxz0uduFAdzFduAdz牛頓流體內(nèi)摩擦定律緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性式中式中:dudz 動(dòng)力粘度系數(shù)（Pas） ； 單位面積上的摩擦力（即剪切應(yīng)力）； 速度梯度，即流體層速度對(duì)流體層間距離的變化率。dzdu物理意義 ：當(dāng)速度梯度為 1 時(shí)接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力 。 法定計(jì)量單位 ：帕秒（Pa s）緒

4、 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性zx121v2v12 (1) 切應(yīng)力總是成對(duì)出現(xiàn)，其方向的確定方法為： 當(dāng)所研究的面被快層帶動(dòng)時(shí),其上的 與運(yùn)動(dòng)方向一致； 當(dāng)所研究的面被慢層阻礙時(shí),其上的 與運(yùn)動(dòng)方向相反。則則1 與與 v1 反向，反向，2 與與v2 同向。同向。即即:注意注意: 12vv(2) 當(dāng)速度梯度 =0 時(shí),則 F=0 ，即流體質(zhì)點(diǎn)間無相對(duì)運(yùn)動(dòng),流體靜止或相對(duì)靜止。緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性 粘度是表示粘性大小的一種度量，有三種表示方法：（3）粘度的表示方法及其相互關(guān)系 動(dòng)力粘度（ ） 又稱為絕對(duì)粘度，因其單位中有動(dòng)力學(xué)要素而得名。 可由牛頓內(nèi)摩擦定律得到

5、 ，指流體在單位速度梯度時(shí)，單位面積上的內(nèi)摩擦力。 1Pas = 10 P= 1000 cP 其國際單位為：Pa s ；工程單位為：P（泊）或cP（厘泊）緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性 運(yùn)動(dòng)粘度（ ） 由于 的單位中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素，故稱為運(yùn)動(dòng)粘度。1 m2 /s=104 St=106 cSt 其國際單位為：m2 /s ；工程單位為：St（沲）或cSt（厘沲）液壓油的粘度等級(jí)就是以其 40C 時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的某一平均值來表示，如：L-HM32 液壓油的粘度等級(jí)為32，40C時(shí)其運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為32 mm2/s （cSt）。緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性oE 相對(duì)粘度 (

6、 )由于 的測(cè)定很困難，故工程上常采用測(cè)定方法較容易的相對(duì)粘度（又叫條件粘度）來表示，其數(shù)值與粘度計(jì)的種類，測(cè)試條件有關(guān)。 溫度一定時(shí)，200ml的被測(cè)液體在重力作用下流過恩氏粘度計(jì)（2.8mm的小孔）所需要的時(shí)間（t1）與20等體積蒸餾水流過同一粘度計(jì)所需要的時(shí)間（t2）之比，用E表示，即： a. 恩氏粘度：中國及俄、德等歐洲國家使用恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度的換算： 工業(yè)上常用20、50作為測(cè)定恩氏粘度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，記為E20，E50。 =0.0731E 1/0.0631E (cm3/s)Et=t1/t2緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性 60ml被測(cè)液體在某一溫度下流過直徑 0.17cm

7、，長(zhǎng) 1.225 cm 的賽氏粘度計(jì)所需時(shí)間（s），用 SSU 表示。b. 賽氏粘度：美國使用c. 雷氏粘度：英國、日本等國使用 在某一溫度下，50ml的被測(cè)液體，流過雷氏粘度計(jì)所需的時(shí)間（s），用 R 表示。緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性 溫 度（4）影響粘度的因素流體的粘度隨溫度的變化而變化。這一特性稱為“粘溫特性”。 T液氣， 溫度是影響粘度的最主要因素。它的變化會(huì)導(dǎo)致粘度的改變，致使液壓元件的工作壓力和速度改變，并有可能加重液壓液的泄漏，從而使液壓傳動(dòng)的穩(wěn)定性受很大影響。故粘溫特性是液壓油使用性能方面很重要的一個(gè)指標(biāo)。想一想，原因是什么？緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)

8、的物理特性 粘溫特性用粘度指數(shù)表示，表示被測(cè)油液的粘度隨溫度變化的程度同標(biāo)準(zhǔn)油液粘度隨溫度變化的程度的相對(duì)值。 顯然，液體的粘度隨溫度的變化越小越好。 部分液壓油的粘溫曲線如圖所示。 粘度指數(shù)越高，表示油液粘度受溫度變化的影響越小，其粘溫性能越好，反之越差。緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性 一般要求液壓油的粘度指數(shù) 90 ，優(yōu)良的在100以上。各種液壓油的可查液壓手冊(cè)。 壓 力流體的粘度隨壓力的變化而變化。這一特性稱為“粘壓特性”。壓力的變化對(duì)分子的內(nèi)聚力有少許影響，而對(duì)分子熱運(yùn)動(dòng)影響不大。因此：一般認(rèn)為液體的粘性與壓力無關(guān)。其近似計(jì)算公式：0大氣壓下的動(dòng)力粘度；系數(shù)，因液體的不同

9、而異。對(duì)石油基液壓油:P50MPa ，P ；式中：式中：緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性kpe0MPak035.0015.03. 流 體 的 壓 縮 性： PV壓縮系數(shù)指在一定溫度下，每增加單位壓力時(shí)液體體積的相對(duì)變化量。 氣體體積隨溫度（T）和壓力（P）的變化規(guī)律用 “狀態(tài)方程” 表示：pVm RT 液體的壓縮性用 “壓縮系數(shù)” 表示。0VVkp 1 Ek體積彈性模量體積彈性模量緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性在液壓傳動(dòng)中，靜態(tài)時(shí)一般不考慮液體的壓縮性，但在壓力較高，執(zhí)行元件容積較大 和動(dòng)態(tài)計(jì)算中，則要考慮壓縮性的影響。例：在溫度和粘度相同時(shí)，初始?jí)毫閜=0.2MP

10、a，則當(dāng)壓力上升至0.3MPa時(shí)，液體體積改變量為（1/2000），而氣體體積的為（1/2），可見氣體的壓縮性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液體的壓縮性。液體與氣體壓縮性，哪一個(gè)更顯著？?緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性例：有一密閉于液壓缸中的一段直徑d=15cm，長(zhǎng)L=40cm的液壓油，它的體積膨脹系數(shù)t=6.510-4l/K，此密閉容積一端的活塞不能移動(dòng)。液壓缸又是剛性的。若活塞上的外負(fù)載力不變，油溫從-20上升到+25 時(shí)，油液的膨脹能使液壓缸中的液壓油的壓力上升多少？（取k=510-10m2/N）解：若活塞可以移動(dòng)，則因油溫升高而使液壓油體積增大：VVkp 由可 得 ：46.510(25(20)

11、273)206.76tTm L 58.5VpM P akV可見：完全密閉的液壓油，由于油溫的增大而產(chǎn)生的數(shù)值如此之高的液體壓力，很有可能使液壓缸爆裂。這在使用環(huán)境周圍的氣溫會(huì)產(chǎn)生很大變動(dòng)的野外裝置的液壓系統(tǒng)應(yīng)該注意。緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性4. 比熱容單位質(zhì)量的液體在溫度每升高1時(shí)吸收的熱量，稱為比熱容，單位為： 。5. 導(dǎo)熱性/JK（ kg）它反映了油液吸收熱量、抵抗溫升的能力。表示液體傳導(dǎo)熱量的能力。常用液壓油的比熱容為：用導(dǎo)熱系數(shù)衡量：緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性kgKJ /20931674mKw /132.06. 閃點(diǎn)與燃點(diǎn) 閃點(diǎn)又叫閃燃點(diǎn)，是指可燃

12、性液體表面上的蒸汽和空氣的混合物與火接觸而初次發(fā)生閃光時(shí)的溫度 。7. 潤(rùn)滑性在金屬摩擦表面形成牢固油膜的能力。 燃點(diǎn)又叫著火點(diǎn)，是指可燃性液體表面上的蒸汽和空氣的混合物與火接觸而發(fā)生火焰能繼續(xù)燃燒不少于5s時(shí)的溫度。 可燃性液體的閃點(diǎn)和燃點(diǎn)表明其發(fā)生爆炸或火災(zāi)的可能性的大小，對(duì)運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用的安全有極大關(guān)系。緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的物理特性空氣的濕度和含濕量濕度的表示方法有兩種：絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度。. 濕 度 絕對(duì)濕度 : 單位體積的濕空氣中含有水蒸氣的質(zhì)量。 3 (/)ssssmpkgmVRTms 空氣中水蒸氣的質(zhì)量空氣中水蒸氣的質(zhì)量;V 濕空氣的體積濕空氣的體積;Ps 水蒸

13、氣分壓；水蒸氣分壓；Rs 水蒸氣的氣體常數(shù)水蒸氣的氣體常數(shù) （462.05J/（kg K）；）；緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)空氣的濕度與含濕量 飽和絕對(duì)濕度：混合氣體的壓力為混合前各成分氣體分壓力的總和。用 表示。 3 (/)bbspkgmRTbp b 水蒸氣飽和壓力； 相對(duì)濕度：在一定溫度和壓力下，絕對(duì)濕度和飽和絕對(duì)濕度之比稱為該溫度下的相對(duì)濕度，用表示。 %100%100bsbpp氣動(dòng)系統(tǒng)中，各種閥在使用時(shí)相對(duì)濕度不能大于95%. 緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)空氣的濕度與含濕量2. 含 濕 量 質(zhì)量含濕量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的干空氣中所混合的水蒸氣的質(zhì)量。用d表示，即： 含濕量是反映干空氣中的混合水蒸氣

14、的數(shù)量。 (/)sgmdgkgmms 水蒸氣的質(zhì)量；水蒸氣的質(zhì)量；mg 干空氣的質(zhì)量；干空氣的質(zhì)量； 容積含濕量：?jiǎn)挝惑w積的干空氣中所混合的水蒸氣質(zhì)量。用d表示，即：3 (/)ddgm 干空氣的密度。干空氣的密度。緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)空氣的濕度與含濕量工作介質(zhì)的種類及牌號(hào)液壓傳動(dòng)中的工作介質(zhì)，由于使用條件的差異，對(duì)介質(zhì)的要求有很大的不同，因此其分類的方式也就多種多樣：按油品類型分類：按 可 燃 性 分類：按化學(xué)組成分類： 國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)11118.94規(guī)定了五種系列產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，即：HL、HM、HG、HV和HS，與國際通用標(biāo)準(zhǔn)ISO分類相同。其組成及油名如下表：其中用量最多的是礦物油型和合成烴

15、型。有礦油型、合成油型和含水液型三種；有易燃、難燃、不燃三種；有礦物油、高水基液、水介質(zhì)（海水，淡 水）水包油乳化液、油包水乳化液、合成烴、聚醚、有機(jī)酯、磷酸酯、有機(jī)硅、鹵代烴等；緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的種類及牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)分類油品名稱組 成HL通用機(jī)床油具有防銹抗氧性能的精制礦物潤(rùn)滑油。HM抗磨液壓油具有防銹抗氧、抗磨性能的精制礦物潤(rùn)滑油。HG液壓導(dǎo)軌油具有防銹抗氧、抗磨和抗粘滑性的精制礦物潤(rùn)滑油。HV低溫液壓油具有防銹、抗氧、抗磨性能，加增粘劑的精制礦物潤(rùn)滑油。HS合成烴低溫液壓油具有防銹抗氧、抗磨性能的合成烴油。以上五種產(chǎn)品，按40運(yùn)動(dòng)粘度共分以下幾種：HL：一等品有15、22、3

16、2、46、68、100六個(gè)級(jí)號(hào)；HM：一等品有22、32、46、68四個(gè)級(jí)號(hào)；HG：一等品有32、68兩個(gè)級(jí)號(hào)；HV：一等品也有10、15、22、32、46、68、100七個(gè)級(jí)別；HS：優(yōu)等品、一等品各有10、15、22、32、46五個(gè)級(jí)別； （注：HH、HR不常用，故未列出）； 緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的種類及牌號(hào)牌號(hào)舉例：緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的種類及牌號(hào)注 ：1. 液壓油的牌號(hào)一般是以溫度為40時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度（單位為厘沲）的平均值來表示的； 2. 舊標(biāo)準(zhǔn)是以50時(shí)的平均粘度值作為液壓油的粘度等級(jí)牌號(hào))。ISO 粘度等級(jí)GB2512-81粘度等級(jí)(40) 的運(yùn)動(dòng)粘度相近

17、的舊標(biāo)準(zhǔn)粘度等級(jí)ISO VGl5N1513516510ISO VG22N2219824215ISO VG32N3228835220ISO VG46N4641450630ISO VG68N6861274840ISO VGl00N1009011060常用液壓油的牌號(hào)和粘度等級(jí)對(duì)應(yīng)關(guān)系緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的種類及牌號(hào)液壓傳動(dòng)介質(zhì)的選用液壓系統(tǒng)中傳動(dòng)介質(zhì)的選用主要從兩方面來考慮：類型 考慮液壓系統(tǒng)工作環(huán)境及工作中抗燃、抗凝的要求和系統(tǒng)是否在極壓抗磨性、粘溫性、抗爬行性能等方面有基本要求。如：高溫，有起火、爆炸危險(xiǎn)的，用抗燃型油；其它情況多用礦物油；寒冷地區(qū)用低凝點(diǎn)油等。粘度 1. 可以按

18、照液壓系統(tǒng)所配置的液壓泵產(chǎn)品說 明書推薦的選用；2. 按照系統(tǒng)工作壓力、工作環(huán)境及主要配合 副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度來確定。緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)液壓工作介質(zhì)的選用一般說來：高溫、高壓、低速高粘度可以降低系統(tǒng)的泄露和摩擦損失；低溫、低壓、高速低粘度可以降低功率損失；緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)液壓工作介質(zhì)的選用高燃點(diǎn)和閃點(diǎn) 低凝固點(diǎn) 緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)液壓工作介質(zhì)的選用工作介質(zhì)的污染和控制 工作液體中的污染物來源包括： 液壓裝置組裝時(shí)殘留下來的污染物(如切屑、毛刺、型砂、磨粒、焊渣、鐵銹等)； 從周圍環(huán)境混入的污染物(如空氣、塵埃、水滴等)； 在工作過程中產(chǎn)生的污染物(如金屬微粒、銹斑、涂料

19、剝離片、密封材料剝離片、水分、氣泡以及工作液體變質(zhì)后的膠狀生成物等)。1污染的原因及危害 工作液體的污染度是指單位容積工作液體中固體顆粒污染物的含量(含量可用重量或顆粒數(shù)表示)。 污染度的測(cè)定方法有以下兩種：稱重法和顆粒計(jì)數(shù)法。 2.固體污染物的測(cè)定緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的污染與控制 (1) 液壓元件在加工的每道工序后都應(yīng)凈化，裝配后嚴(yán)格清洗。系統(tǒng)在組裝前，油箱和管道必須清洗。用機(jī)械方法除去殘?jiān)捅砻嫜趸?，然后進(jìn)行酸洗。系統(tǒng)在組裝后，用系統(tǒng)工作時(shí)使用的工作液體(加熱后)進(jìn)行全面清洗，不可用煤油。系統(tǒng)沖洗時(shí)應(yīng)設(shè)置高效濾油器，并啟動(dòng)系統(tǒng)使元件動(dòng)作，用銅錘敲打焊口和連接位。3.工作液體

20、的污染控制為了減少工作液體的污染，可采取以下措施： (2) 在油箱呼吸孔上裝設(shè)高效空氣濾清器或采用隔離式油箱，防止塵土、磨料和冷卻水的侵入。工作液體必須通過濾油器注入系統(tǒng)。緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的污染與控制 (3) 系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置過濾器，其過濾精度應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的不同情況來選定。 (4) 系統(tǒng)工作時(shí)，一般應(yīng)將工作液體的溫度控制在65以下。工作液體溫度過高會(huì)加速氧化，產(chǎn)生各種生成物。 (5) 系統(tǒng)中的工作液體應(yīng)定期更換，在注入新的工作液體前，整個(gè)系統(tǒng)必須先清洗一次。 緒 論液氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)的污染與控制思考題何謂粘度？影響介質(zhì)粘度的要素有哪些？工作介質(zhì)的牌號(hào)？ 流體靜力學(xué)主要是討論

21、靜止流體的力學(xué)特性及其基本方程，以及在流體傳動(dòng)中的應(yīng)用。 所謂“靜止流體”指的是流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（處于平衡狀態(tài)），不呈現(xiàn)粘性而言。 2.2流體靜力學(xué)流體力學(xué)基礎(chǔ)流體靜力學(xué)一、液體靜壓力及其特性1. 作 用 于 流 體 上 的 力作用在液體上的力有兩種，即質(zhì)量力和表面力。 質(zhì)量力: 指與流體質(zhì)量成正比的力。 如：重力、慣性力 直線直線：離心離心：FmaFmr 表面力: 指與流體的作用面積成正比的力。 如：固體壁面對(duì)液體的作用力，液體表面上氣體的作用力等 外力外力 從液體內(nèi)部取出的分離體所受的力內(nèi)力內(nèi)力流體力學(xué)基礎(chǔ)流體靜力學(xué)靜壓力及其特性 流體處于靜止（或平衡）狀態(tài)時(shí)，單位面積上所受到的

22、法向力，稱為靜壓力（p）。 2. 流體靜壓力及其特性取 分 離 體 F1F2F3F4F5F3F4FA 若包含液體某點(diǎn)的微小面積A上所作用的法向力為F， 則該點(diǎn)的靜壓力p定義為：0limAFpA流體力學(xué)基礎(chǔ)流體靜力學(xué)靜壓力及其特性FpA重要性質(zhì) 流體靜壓力的方向必然是沿作用面的內(nèi)法線方向； 由于液體質(zhì)點(diǎn)間的凝聚力很小，微小的切力作用就會(huì)引起 質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這就破壞了流體的靜力平衡。因此平衡 條件下的流體只能承受壓應(yīng)力，而壓力即為內(nèi)法線方向。？靜止流體內(nèi)任一點(diǎn)的流體靜壓力在各個(gè)方向上都相等，即：作用于一點(diǎn)的流體靜壓力的大小與該點(diǎn)的作用面在空間的方位無關(guān)。方向方向大小大小 雖然同一點(diǎn)的各方向壓力相

23、等，但不同點(diǎn)的壓力卻不是一樣的， 因流體是連續(xù)介質(zhì)，所以壓力是空間坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù)， 即： P = f ( x. y. z )流體力學(xué)基礎(chǔ)流體靜力學(xué)靜壓力及其特性二、重力作用下靜止液體的壓力分布1. 靜 壓 力 基 本 方 程如圖所示：容器中靜止液體所受的力有：液體重力（FG）、液面上壓力（p0）及容器壁面作用在液體上的反壓力。該液體中任意一點(diǎn)的靜壓力可從液體中取微元體進(jìn)行研究，微元體在垂直方向上的力的平衡方程為： 00GpApAFApAghA0ppgh靜壓力的基本方程流體力學(xué)基礎(chǔ)重力作用下靜止液體的壓力分布流體靜力學(xué)2. 結(jié) 論 液體內(nèi)任意一點(diǎn)的壓力由兩部分組成表面力：表面力：p0質(zhì)量力：質(zhì)量

24、力：gh 靜止液體中壓力隨液體深度呈線性分布；壓力相等的所有點(diǎn)組成的面積稱為等壓面。在重力作用下，對(duì)均質(zhì)連續(xù)介質(zhì)，等壓面是一個(gè)水平面；h2h1212p1pp0連通器中，同一水平線上的壓力值相等；不互溶液體的分界面的壓力相等，即：12pp流體力學(xué)基礎(chǔ)重力作用下靜止液體的壓力分布流體靜力學(xué) 液面上的作用力p0將等值的傳遞到液體內(nèi)的任意點(diǎn)。當(dāng)p0發(fā)生變化時(shí)，各點(diǎn)的壓力值也相應(yīng)的發(fā)生變化。帕斯卡原理流體力學(xué)基礎(chǔ)重力作用下靜止液體的壓力分布流體靜力學(xué)三、帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)上的壓力，將以等值同時(shí)傳給液體各點(diǎn)。它是液壓傳動(dòng)的基本原理。 如：液壓千斤頂、水壓機(jī)等均依此

25、原理制成。流體力學(xué)基礎(chǔ)帕斯卡原理流體靜力學(xué)靜壓傳動(dòng)的特點(diǎn)： 傳動(dòng)必須在密閉容器中進(jìn)行； 傳遞的壓力（p）取決于外負(fù)載的大小，而與流量Q無關(guān)；液壓系統(tǒng)中壓力的形成：111FpA當(dāng)小活塞上作用力為F1時(shí)，小活塞下面液體所承受的壓力為：在平衡狀態(tài)下，大活塞無桿腔端面所受壓力為：222FpA由帕斯卡原理：12ppp1212FFpAA流體力學(xué)基礎(chǔ)帕斯卡原理流體靜力學(xué)什么與流量Q有關(guān)呢 ? 由圖例可知，兩缸油液體積的變化是相等的，即：1122VAvA vVQt又：又：1122QAvA v負(fù)載的運(yùn)動(dòng)速度取決于流量Q，而與壓力無關(guān)。 液壓傳動(dòng)可以將力放大或縮小。1212FFpAA流體力學(xué)基礎(chǔ)帕斯卡原理流體靜力

26、學(xué)四、壓力的單位及其表示方法 絕對(duì)壓力：baajppghpp 相 對(duì) 壓 力 （ 表 壓 ） ：ghpppajb 真空壓力（真空度）：vbjavghpppp絕pp絕 對(duì) 真 空1pap2p絕ppap表n1時(shí)，為多變過程；流體力學(xué)基礎(chǔ)氣體狀態(tài)方程小結(jié)與思考題 1. 靜壓傳遞特點(diǎn)？ 2. 壓力形成的機(jī)理？ 3.液壓傳動(dòng)的兩個(gè)工作特性？ 研究流體動(dòng)力學(xué)的主要目的是為了研究液體流動(dòng)時(shí)的密度（）、壓力（p）和流速（v）等的變化規(guī)律，以及流動(dòng)過程中的各種能量損失，液阻特性，流經(jīng)各類孔口的流量計(jì)算問題。2.4 流體動(dòng)力學(xué)流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)三個(gè)基本定律：物質(zhì)不滅定律（質(zhì)量守恒定律） 連續(xù)方程；牛頓第二運(yùn)動(dòng)

27、定律 動(dòng)量傳輸方程；熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律） 能量方程 （伯努利方程）； 歐拉方程 理想流體； 納維爾斯托克斯方程 實(shí)際流體；流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)研究方法： 歐拉法：在流體內(nèi)設(shè)定一個(gè)控制容積，然后研究流體質(zhì)點(diǎn)流經(jīng)該空間時(shí)，流體運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化規(guī)律。即：歐拉法關(guān)注的是流暢中的“空間點(diǎn)”。觀察該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨t的變化情況。然后，綜合所有空間點(diǎn)即得流體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。 假設(shè)、修正法：先假定流體為理想流體，產(chǎn)生的誤差通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)修正。流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)一、基本概念1. 理想流體、恒定流動(dòng)和一維流動(dòng) 理想液體：既無粘性又不可壓縮的液體，是一種假想液體； 恒定流動(dòng)：又稱穩(wěn)定流動(dòng)，所有運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如：速

28、度、壓力、密度等）均與時(shí)間（t）無關(guān)。反之，只要有一個(gè)參數(shù)與 t 有關(guān)，則稱為非恒定流動(dòng)； 一維流動(dòng)：流動(dòng)參數(shù)僅僅依賴于一個(gè)坐標(biāo)。一維流動(dòng)是最簡(jiǎn)單的流動(dòng)。在液壓傳動(dòng)中，一般常把封閉管道內(nèi)液體的流動(dòng)按一維流動(dòng)處理，再用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)修正結(jié)果。流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基本概念. 跡線、流線、流管、流束和總流 流線：表示某一瞬時(shí)，經(jīng)過流體流動(dòng)空間中的許多點(diǎn)作出的一條光滑曲線。在該瞬時(shí)，流線上各質(zhì)點(diǎn)的速度方向與該線相切，并指向流體的流動(dòng)方向。 在穩(wěn)定（定常）流動(dòng)時(shí)，流線不隨時(shí)間而變化，這樣流線就與跡線重合。由于流動(dòng)液體中任一質(zhì)點(diǎn)在其一瞬時(shí)只能有一個(gè)速度，所以流線之間不可能相交，也不可能突然轉(zhuǎn)折。 跡線：流場(chǎng)中

29、流體的某一質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)在空間的運(yùn)動(dòng)軌跡。流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基本概念流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基本概念 流管：在流場(chǎng)中任畫一封閉曲線，只要該曲線不是流線，經(jīng)過曲線上每一點(diǎn)作出流線。這些流線組成的管狀表面即為流管。 流束：指流管中由許多流線組成的一束流體。 總流：由流管組成的流體稱為總流。流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基本概念3. 通流截面、濕周和水力半徑 濕 周：指通流截面上液體與固體接觸的周邊長(zhǎng)度。（） 通流截面：又稱有效截面、過流截面或有效斷面 指垂直于流束（或總流）內(nèi)所有流線的橫截面。（A） 水力半徑：總流的截面（A）與濕周（）的比值。（R）AR濕周有效截面當(dāng)量4D流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基本概

30、念A(yù)R圓管（圓管（r）液體液體呈充滿狀態(tài)呈充滿狀態(tài)222rrRr例：例：Dd當(dāng)量流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基本概念注意：通流截面相同時(shí)，水力半徑大，表明液體與固體壁面接觸少，阻力小，通流能力大，不易堵塞。 相同面積時(shí)，不同形狀的水力半徑不同，其中圓形的水力半徑最大.流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基本概念4. 流量和平均流速 平均流速：由于通流截面上的速度分布規(guī)律在很多情況下都是未知的，而流量又可以測(cè)出，所以，實(shí)際應(yīng)用常用平均流速表示： 流 量：指單位時(shí)間內(nèi)通過通流截面的流體體積。Aqu dAAu dAqvAA流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基本概念. 流體的流動(dòng)狀態(tài)及判斷v很慢 層流v較大 過渡態(tài)V很大 紊流 （湍

31、流） 層流 流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上分層流動(dòng)，各層之間互不 干擾和摻混，流線呈平行狀態(tài)的向前流動(dòng)。 雷 諾 實(shí) 驗(yàn)流體速度很慢；流體的粘性力較大。產(chǎn)生條件：演示圖演示圖 流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基本概念 紊流 流體流動(dòng)時(shí)各質(zhì)點(diǎn)在不同方向上作復(fù)雜的、無規(guī)則的、互相干擾的向前運(yùn)動(dòng)。即微團(tuán)在其它方向上存在脈動(dòng)，但前進(jìn)大方向一致。 在“宏觀”上，漩渦紊流； 在“微觀”上，分子運(yùn)動(dòng)紊流； 在紊流中“緊貼管壁”的流體為層流態(tài)，稱為“層流底層”，或“附面層”，“邊界層”。這一薄層對(duì)“三傳”的影響很大。1注 意注 意層流向紊流的轉(zhuǎn)變？流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基本概念 層流向紊流的轉(zhuǎn)變 進(jìn)一步的研究表明：增加速度、提高

32、流體密度、降低流體粘度、增大管子的直徑，均可促使層流向紊流轉(zhuǎn)變。為什么？ 流體在流動(dòng)中其質(zhì)點(diǎn)受慣性力和粘性力的的雙重作用。怎么衡量？流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基本概念 雷 諾 數(shù) 及 雷 諾 臨 界 值DvDv粘性力慣性力Re2300Re臨臨ReRe R e4000層流紊流2300R e4000過渡態(tài)比值，層流向紊流轉(zhuǎn)化；比值，紊流向?qū)恿鬓D(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)表明流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基本概念二、流體的連續(xù)方程單位時(shí)間內(nèi)流過管子截面的流體質(zhì)量一定。對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)，取一微小流束，截面積分別為 dA1 , dA2；速度分別為v1 ，v2 。1 11222v dAv dA積 分121 11222AAv dAv

33、 dA1 11222v Av A12若若則則1122v Av Aq可壓縮性流體恒定流動(dòng)時(shí)的連續(xù)方程（質(zhì)量流量），適用于氣體、液體。不可壓縮性流體恒定流動(dòng)時(shí)的連續(xù)方程（體積流量）適用于液體。流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)流體的連續(xù)方程三、伯努利方程伯努利方程是能量守恒定律在流體力學(xué)中的應(yīng)用。1. 理想流體的運(yùn)動(dòng)方程在某一瞬時(shí)t，在任一微流束中取出長(zhǎng)度為ds的微元體，dA為微元體的通流截面。合外力對(duì)一小段液體所做的功等于該段液體能量的增量。 流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)伯努利方程以一維流動(dòng)的情況為例：流場(chǎng)中各點(diǎn)的壓力和速度是所在位置s和時(shí)間t的函數(shù)：1( )ufst，2( )pfst，流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)伯努

34、利方程在質(zhì)量力只有重力的情況下，在某一時(shí)刻，力的平衡方程為：()() cos pFpdApds dAg dA dsspzdsdAgdsdAss 1( ufst， ）uududsdtstduu dsuadtsdtt()duu dsuFmadAdsgdAdsdtsdtt 流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)伯努利方程聯(lián)立聯(lián)立、，可得：，可得：1zpuugussst理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程歐拉方程對(duì)于恒定流動(dòng)：0ut1gdzdpudu對(duì)于氣體，可忽略位置高度的影響：10ududp流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)伯努利方程2. 理想流體的伯努利方程對(duì)對(duì)1gdzdpudu沿流束沿流束s從截面從截面1到截面到截面2積分：積分：22

35、111()gdzdpudu可得：可得：22121222uuppzzcgggg理想流體的伯努利方程流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)伯努利方程 物理意義：2211221222pvpvzzcgggg理想液體做恒定流動(dòng)時(shí)，任一微小流束上的能量由比位能、比壓能及比動(dòng)能組成。對(duì)任一截面，三種能量可互相轉(zhuǎn)換，但三者之和為一定值。伯氏方程的能量單位表達(dá)式為：212pvmvmghc伯氏方程的壓力單位表達(dá)式為：22pvghc高度單位流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)伯努利方程3. 實(shí)際流體的伯努利方程 對(duì)于實(shí)際的液體，由于流體的粘性，流體在流動(dòng)時(shí)，流體與固體壁面間，流體層相互之間都會(huì)產(chǎn)生摩擦，消耗能量；當(dāng)流道的形狀及幾何尺寸發(fā)生變化時(shí)

36、，液流會(huì)產(chǎn)生旋流、脫流及質(zhì)點(diǎn)間的相互撞擊，也會(huì)消耗能量。因此，理想狀態(tài)下的伯努利方程需要修正。以 hw 表示任一微小流束兩截面之間的粘性損失，則有：2211221222wpvpvzzhgggg實(shí)際液流微小流束的伯努利方程其中，各項(xiàng)的含義為：?jiǎn)挝恢亓恳后w所具有的能量。流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)伯努利方程兩邊分別乘以dt時(shí)間內(nèi)流過液體的重量11gu dAdt和和，然后分別在A1和A2截面上積分，即得到總流22gu dA dt的伯努利方程。11222221122111112222222()()22 AAAAwApupuzu dAu dAzu dAu dAggggh u dA此兩項(xiàng)直接積分很困難，但如果過

37、流端面為“緩變流斷面” 通過某過流斷面的流線近似為平行直線，則此端面各點(diǎn)的流速方向基本相同。那么此斷面必然近似為平面，稱其為緩變流斷面。 則流體遵循靜力學(xué)的基本規(guī)律，即：pzCg流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)伯努利方程此外，動(dòng)能項(xiàng)的速度u用平均速度v代替：AudAvA能量損失用hw用hw代替：2222wAwh u dAhA其中，用v代替u的誤差用 動(dòng)能修正系數(shù) 來修正。則整理的得 “實(shí)際流體總流的伯努利方程”：2211 12221222wpvpvzzhgggg層流：=2紊流：=1.051.1 ，通常取=1流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)伯努利方程實(shí)際應(yīng)用伯努利方程時(shí)應(yīng)注意的問題： 使用條件：穩(wěn)定流動(dòng)，不可壓縮流

38、體，質(zhì)量力只有重力，緩變流動(dòng)及沿城流量不變（即滿足連續(xù)方程）； 只要求列寫的伯努利方程的兩截面是緩變流動(dòng)，中間不一定是緩變流動(dòng)； 計(jì)算時(shí)高度基準(zhǔn)可任選，壓力可用絕對(duì)壓力，也可用相對(duì)壓力，但必須統(tǒng)一； 在工程應(yīng)用中，注意進(jìn)出口壓力p的處理。當(dāng)p絕=1 atm時(shí)，p相=0； 等管徑時(shí) ，v1=v2； 等高處，位能的省略； 大容器，小管徑時(shí)，大端速度v1的省略；v1v2流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)伯努利方程4. 氣體的伯努利方程氣體在管道中流動(dòng)時(shí)，大多數(shù)情況下是紊流狀態(tài)，流速分布比較均勻。因此，可以用v（平均速度）代替u，并積分：0dpudu已知：2211dpvdv對(duì)絕熱過程：1kdpCkd/ kkpCp

39、C流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)伯努利方程2211222121vpvpkkCkk 可壓縮氣體在絕熱流動(dòng)時(shí)的伯努利方程如果在所研究的管道1、2之間有流體機(jī)械存在，如氣壓機(jī)，對(duì)氣體做功以提供能量EK時(shí)，絕熱過程伯努利方程變?yōu)椋?211222121kvpvpkkECkk流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)伯努利方程22122111()112kkkppvvkEkp即：對(duì)多變過程，將k換成n即可。流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)伯努利方程四、動(dòng)量方程剛體力學(xué)動(dòng)量定理：在dt時(shí)間內(nèi)作用于物體上的外力之和等于該物體在力的作用方向上各質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量變化率之和，即：()d mvFdt將此動(dòng)量定理應(yīng)用于流動(dòng)的液體，即得到液壓傳動(dòng)中的動(dòng)量方程?？捎糜谟?jì)

40、算流動(dòng)的液體對(duì)固體壁面的作用力。此外：此外：21() - d mvFdtmvmvFdtI流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)動(dòng)量方程在總流中任取一微小流束。取通流截面1、2間（被管壁限制的）流體為控制體。1-1截面：截面：dA1，u12-2截面：截面：dA2，u2經(jīng)dt時(shí)間后，控制體從1-2 流動(dòng)至 1-2。對(duì)于恒定流動(dòng)， 1-2 這一中間流體的動(dòng)量并未發(fā)生變化。微小控制體1-2流動(dòng)到1-2的動(dòng)量變化率就等于1-1與2-2的動(dòng)量變化率的差，即：222111222111 dldAudldA uFdtdtudAuudA u控制體流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)動(dòng)量方程當(dāng)求整個(gè)管道總流動(dòng)的動(dòng)量變化率時(shí)，通流截面各處的流速不

41、等，若以平均流速v1 ，v2 代替u1 ，u2 時(shí)，需引入動(dòng)量修正系數(shù) 。則：2122211122221111 AAFudAuudA uvAvvA v由連續(xù)方程：A1v1=A2v2=q ，可得：2211()Fqvv層流：=1.33紊流：=1.021.05流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)動(dòng)量方程實(shí)際動(dòng)量平均動(dòng)量22()()AAAdmu tudA uu dAmv tvA vv A流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)動(dòng)量方程2211()Fqvv恒定流動(dòng)時(shí)流體的 動(dòng)量方程以此公式計(jì)算出的力為外力對(duì)控制體液體的作用力，因此，液體對(duì)壁面的作用力是作用力和反作用力的關(guān)系。流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)動(dòng)量方程流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)動(dòng)量方程

42、動(dòng)量方程的應(yīng)用動(dòng)量方程的應(yīng)用流體力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)動(dòng)量方程2.5 液壓系統(tǒng)的壓力損失 在液壓傳動(dòng)中，能量損失主要表現(xiàn)為壓力損失。流體流動(dòng)過程中的壓力損失有管道的沿程阻力損失、局部阻力損失和液氣壓元件的損失。 壓力損失對(duì)液壓系統(tǒng)的工作壓力及系統(tǒng)性能等方面都有很大影響。因此有必要對(duì)其進(jìn)行研究。 流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失一、管道的沿程阻力損失1. 定義：流體在管道中（通常指等直徑直管）流動(dòng)時(shí)，流體之間、流體與固體壁面之間因摩擦而產(chǎn)生的損失，稱沿程阻力損失，也叫沿程損失或摩擦阻力損失。2. 計(jì)算公式：2 2lvpd（Pa）其中： l 管長(zhǎng)； v 平均流速； 沿程阻力系數(shù)，又稱達(dá)西摩擦系數(shù)。如何確

43、定？流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失管道的沿程阻力損失3. 的確定： 沿程阻力系數(shù)與 流 態(tài) 有關(guān)。 流體在 等 徑 管 中作層流流動(dòng)時(shí)：223264 Re2lvlvpdd（Pa）64Re理論值實(shí)際又是什么情況呢？流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失管道的沿程阻力損失 水在作層流流動(dòng)時(shí)的實(shí)際阻力系數(shù)和理論值是很接近的；對(duì)光滑金屬管:75Re對(duì) 橡 膠 管:80Re 液壓油的實(shí)際阻力系數(shù)與理論值稍有差別：流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失管道的沿程阻力損失 圓管紊流：(Re )fd，其中： 管壁的絕對(duì)表面粗糙度，其值與管道材料有關(guān)； d 圓管直徑。在紊流流動(dòng)中，靠近管壁處存在一層具有速度梯度的薄層流體，稱邊

44、界層（附面層）。其厚度隨Re的而。 稱為水力粗糙管 =f (Re，/d) ； Re繼續(xù)則： =f (/d) ；流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失管道的沿程阻力損失二、局部壓力損失1. 定義：流體在流動(dòng)過程中，由于 截面突變和液流方向 的迅速改變使局部形成渦流、質(zhì)點(diǎn)間相互碰撞，從而造成以 動(dòng)能 為主的壓力損失，稱局部壓力損失。 如：流體體流經(jīng)如閥口、彎管、管接頭、管道截面突然擴(kuò)大或縮小，過濾器等產(chǎn)生的損失。流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失局部壓力損失2. 局部壓力損失的計(jì)算：2 2vp（Pa）其中：p 局部壓力損失。 局部壓力損失系數(shù)（可查閱相關(guān)手冊(cè)得到）。 v 流體的平均流速，通常指局部阻力下游處的

45、流速 流體的密度。流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失局部壓力損失（1）每個(gè)閥都是由幾個(gè)局部損失組成的。由于每個(gè)局部損失之間的距離很近，相互影響很大。流體流經(jīng)液壓閥的損失，從理論上講屬于局部阻力損失，但其 特 殊 性 在于：（2）換向閥、單向閥等出廠時(shí)，一般給出了壓力損失與流量的關(guān)系曲線；有些產(chǎn)品樣本給出了在額定流量qn時(shí)的壓力損失pn。當(dāng)需要求取實(shí)際流量q時(shí)的壓力損失pr時(shí)，可按下式計(jì)算：2() rnnqppq 流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失液壓閥的壓力損失（3）不同閥的壓力損失是不同的。如：溢流閥，一旦壓力調(diào)定，流體流經(jīng)溢流閥的進(jìn)出口壓力損失接近一個(gè)常量；而流體流進(jìn)順序閥和減壓閥的壓力損失，是隨

46、著進(jìn)出口壓差變化的。流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失液壓閥的壓力損失四、管路系統(tǒng)的總壓力損失1. 定義：管路系統(tǒng)中總的壓力損失等于系統(tǒng)中所有沿程阻力損失、局部阻力損失和液壓閥的損失之和。 rpppp適用條件：兩局部阻力之間連接直管長(zhǎng) l(1020)d。流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失管路系統(tǒng)的總壓力損失降低壓力損失的具體措施：（1）限制流體在管道和閥口處流速。但太低的速度會(huì)使得管道和元件的尺寸增加，導(dǎo)致成本增加。在液壓系統(tǒng)中，油液流經(jīng)不同元件的流速可以查相關(guān)手冊(cè)。（2）采用合適的粘度。（3）力求管內(nèi)壁光滑。（4）在滿足使用要求的前提下，盡可能減小連接管的長(zhǎng)度；減少彎頭、接頭；減少管道截面的變化。（

47、5）選用壓力降小的閥件，提高配管質(zhì)量，以減小液阻。流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失液壓閥的壓力損失2.6 孔口及縫隙的流量壓力特性 在液壓傳動(dòng)中，許多液壓元件中都有孔口，許多液壓閥的工作原理都與孔口存在著密切的聯(lián)系。如：節(jié)流閥、方向閥、壓力閥的閥口對(duì)閥的工作性能都有很大的影響； 在液壓元件中，只要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面，就有縫隙?？p隙大，液體泄漏多，嚴(yán)重時(shí)液壓元件無法正常工作；縫隙過小 ，則會(huì)導(dǎo)致摩擦力大，運(yùn)動(dòng)不靈活。流體力學(xué)基礎(chǔ)孔口及縫隙的流量壓力特性一、孔口的流量壓力特征在液壓與氣壓傳動(dòng)中常使用通過改變閥口通流截面積或通過通流通道的長(zhǎng)短來控制流量的節(jié)流裝置來實(shí)現(xiàn)流量控制。這種節(jié)流裝置的通流截面一般

48、為不同形式的小孔。孔口形式薄 壁 孔短 孔細(xì) 長(zhǎng) 孔長(zhǎng) 徑 比（L/d）0.50.54流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失孔口的流量壓力特征1. 薄壁孔1）液體在薄壁小孔中的流動(dòng) 流體在管道中流動(dòng)時(shí)，由于慣性作用，當(dāng)流經(jīng)小孔時(shí)，在孔口的后方會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象 。Dd 7 完全收縮；Dd 105 ： Cd=0.600.61 不完全收縮： Cd=0.600.8 完 全 收 縮： Cd=0.964Re-0.05流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失孔口的流量壓力特征（c） 流體流經(jīng)滑閥閥口、錐閥閥口及噴嘴擋板閥口時(shí)，也可用上述公式計(jì)算，只是系數(shù)不同。2. 短孔和細(xì)長(zhǎng)孔1）短孔 短孔除局部損失外，還有沿程損失。但計(jì)算時(shí)

49、仍用薄壁小孔的計(jì)算式。但Cd（流量系數(shù)）有所不同。 Re105 ： Cd=0.800.82 Re2000 ： Cd0.82）細(xì)長(zhǎng)孔 細(xì)長(zhǎng)孔中的液流，由于阻力較大，多為層流。故其流量計(jì)算公式即為等直徑圓管層流的流量計(jì)算公式：4128dqpl流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失孔口的流量壓力特征在液壓系統(tǒng)中，細(xì)長(zhǎng)孔通常用作建立一定壓差的阻尼孔（阻尼器）。而薄壁小孔常用作節(jié)流口。但，細(xì)長(zhǎng)孔因孔徑小，對(duì)污染敏感，容易阻塞。？細(xì)長(zhǎng)孔的q與p的一次方成正比；而薄壁孔的q與p的 次方成正比。流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失孔口的流量壓力特征小結(jié)： 小孔的 Qp 特性mkqk Ap0.5m1m0.5薄壁孔薄壁孔m 1

50、細(xì)長(zhǎng)孔細(xì)長(zhǎng)孔K為孔口的形狀系數(shù)。Ak為流量截面面積。流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失孔口的流量壓力特征二、縫隙流量在液壓技術(shù)中，常見的間隙有平行平面縫隙及環(huán)形縫隙兩種。流體的縫隙流動(dòng)通常具有兩個(gè)特點(diǎn)： 縫隙（間隙）高度相對(duì)某長(zhǎng)度和寬度（或直徑）而言要小得多。通常運(yùn)動(dòng)元件之間的間隙一般在0.005mm左右。 液體在縫隙中的流動(dòng)，常常屬于層流。流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失縫隙流量1. 平行平板縫隙中的平行流動(dòng)1）壓差流動(dòng) 液體在壓力差 p=p1-p2 的作用下的流動(dòng)稱為壓差流動(dòng) 。 縫隙高度； l 縫隙長(zhǎng)度； b 縫隙寬度（垂直畫面方向）；其 流 量 公 式 為：312bqpl,lb流體力學(xué)基礎(chǔ)液

51、體系統(tǒng)的壓力損失縫隙流量2）剪切流動(dòng) 兩板之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于液體存在粘性而產(chǎn)生的流動(dòng)稱為剪切流動(dòng) 。此時(shí)，p1=p2，p=0。其 流 量 公 式 為：02bqv流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失縫隙流量 ？當(dāng)平板相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向與壓差一致時(shí)，取“+” 。 當(dāng)平板相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向與壓差相反時(shí)，取“-”。3）壓差與剪切聯(lián)合作用下的流動(dòng)30122bbqpvl流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失縫隙流量2. 圓柱環(huán)狀縫隙中的平行流動(dòng)1）同心圓柱環(huán)狀縫隙 30122ddqpvl流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失縫隙流量2）偏心圓柱環(huán)狀縫隙 320(11.5)122ddqpvl 同心時(shí)的環(huán)狀單邊縫隙。 e 偏心距。 偏心率

52、， =e/。流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失縫隙流量當(dāng)內(nèi)外圓間沒有軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即v0=0 時(shí)，其流量公式為：32(11.5)12dqpl =1 ，即有最大偏心距時(shí)， =0時(shí)，即為同心環(huán)形縫隙流量公式；2.5qq同偏在液、氣壓傳動(dòng)中，為了減小縫隙泄漏量，應(yīng)采取措施，盡量使其配合件處于同心狀態(tài)。流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失縫隙流量3）平行圓盤）平行圓盤縫隙 指流體從中心孔流入沿徑向向四周流出；或從四周向中心流動(dòng)。 3216ln(/)pqrr如：軸向柱塞泵的滑靴與斜盤。流體力學(xué)基礎(chǔ)液體系統(tǒng)的壓力損失縫隙流量小小 結(jié)結(jié) ： 縫隙流量q與縫隙厚度的三次方成正比?？梢姡挠绊懞艽?。因此，控制合適的縫隙很重要。否則，會(huì)因間隙太大而無法正常工作。在齒輪或液壓泵或液壓馬達(dá)