流體力學(xué)基礎(chǔ)第一章

1、流體力學(xué)基礎(chǔ)第一章第1頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四11.1 液體靜力學(xué)基礎(chǔ) 1.1.0 液壓油的主要物理性質(zhì)及液壓油的選擇1.1.1 液體的靜壓力 1.1.2 液體靜壓力基本方程1.1.3 壓力的表示方法及單位 1.1.4 液體靜壓力對(duì)固體壁面上的作用力 Basis of Liquid Hydrostatics 第2頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四2液壓油的主要物理性質(zhì)密度：?jiǎn)挝惑w積液體的質(zhì)量 式中 m：液體的質(zhì)量(kg)； V：液體的體積（m3）； =900 kg/ m3 重度：比體積：密度的倒數(shù)。第3頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20

2、日，10點(diǎn)56分，星期四3液壓油的主要物理性質(zhì)可壓縮性：液體受壓力作用而發(fā)生體積變化的性質(zhì)。可用體積壓縮系數(shù)或體積彈性模量K表示 體積壓縮系數(shù)：?jiǎn)挝粔毫ψ兓鸬捏w積相對(duì)變化量， （m2/N） 式中 V：液體加壓前的體積（m3）； V：加壓后液體體積變化量（m3）； p：液體壓力變化量（N/ m2）；體積彈性模量K （N/ m2） ：液體體積壓縮系數(shù)的倒數(shù) 純液壓油，其體積模量K的平均值在1.4-2.0109 N/ m2 之間。第4頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四4液壓油的主要物理性質(zhì)熱膨脹性：液體體積隨溫度變化而變化的性質(zhì)，其大小用熱膨脹系數(shù) 表示。 表示液體在某

3、恒定壓力下，當(dāng)溫度改變1K或1度時(shí)引起的相對(duì)體積變化量。 對(duì)于液壓用油，從工程實(shí)用觀點(diǎn)來(lái)看，可以認(rèn)為熱膨脹系數(shù)只取決于油液本身而與壓力及溫度無(wú)關(guān)，數(shù)值范圍在（6.45-9.3710-4)之間。第5頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四5粘度液體的粘性： 液體在流動(dòng)時(shí)相鄰流層產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的特性 靜止液體則不顯示粘性 液體的粘度： 液體粘性的大小可用粘度來(lái)衡量。 粘度是液體的根本特性，也是選擇液壓油的最重要指標(biāo)。 常用的粘度有三種不同單位：即動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和相對(duì)粘度。 第6頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四6動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度） 牛頓內(nèi)摩擦定律 式中

4、 :稱(chēng)為動(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，即液層間速度對(duì)液層距離的變化率物理意義 ：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（Pas）第7頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四7運(yùn)動(dòng)粘度 定義：動(dòng)力粘度與密度之比 法定計(jì)量單位：m2/s 由于的單位中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素，故稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)粘度。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(lái)表示，如L-HM32液壓油的粘度等級(jí)為32，則40C時(shí)其運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為32mm2/s ISO用來(lái)表示液壓油的粘度等級(jí) 斯,厘斯第8頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)

5、56分，星期四8相對(duì)粘度（恩式粘度） 恩氏粘度：它表示200mL被測(cè)液體在tC時(shí)，通過(guò)恩氏粘度計(jì)小孔（=2.8mm）流出所需的時(shí)間t1，與同體積20C的蒸餾水通過(guò)同樣小孔流出所需時(shí)間t2之比值工業(yè)上常用20C、50C和100C作為測(cè)定恩式粘度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，分別以20、50、100表示恩式粘度與運(yùn)動(dòng)粘度（mm2/s）的換算關(guān)系： 第9頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四9粘溫特性 圖1-5 幾種國(guó)產(chǎn)油液粘溫圖定義：粘度隨溫度變化的特性具體參見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第卷第10頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四10液壓油的選擇液壓油的要求 液壓油選擇的依據(jù)： 工作壓

6、力的高低 環(huán)境溫度 工作部件運(yùn)動(dòng)速度的高低 穩(wěn)定性好 抗泡沫性好 流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低比熱和導(dǎo)熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小粘度適當(dāng)，粘溫特性良好 良好的潤(rùn)滑性和高油膜強(qiáng)度 純凈度高、雜質(zhì)少 相容性好 第11頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四11種類(lèi)牌號(hào)用途油名代號(hào)普通液壓油N32號(hào)液壓油N68G號(hào)液壓油YA-N32YA-N68用于環(huán)境溫度045工作的各類(lèi)液壓泵的中、低壓液壓系統(tǒng)抗磨液壓油N32號(hào)抗磨液壓油N150號(hào)抗磨液壓油N168K號(hào)抗磨液壓油YB-N32YB-N150YB-N168 K用于環(huán)境溫度-1040工作的高壓柱塞泵或其他泵的中、高壓系統(tǒng)低溫液壓油N15號(hào)低溫液壓油N

7、46D號(hào)低溫液壓油YC-N15YC-N46 D用于環(huán)境溫度-20至高于40工作的各類(lèi)高壓油泵系統(tǒng)高粘度指數(shù)液壓油N32H號(hào)高粘度指數(shù)液壓油YD-N32 D用于溫度變化不大且對(duì)粘溫性能要求更高的液壓系統(tǒng)常見(jiàn)液壓油系列品種 第12頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四12液壓油的調(diào)合 第13頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四131.1.1 液體的靜壓力Pressure of Fluid靜壓力: 是指液體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),其單位面積上所受的法向作用力若包含液體某點(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：若法向力F均勻地作用在面積A上，則壓力

8、可表示為:第14頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四14液體靜壓力的性質(zhì) （1）液體的壓力沿著內(nèi)法線(xiàn)方向作用于承壓面，即靜止液體只承受法向壓力； （2）靜止液體內(nèi)，任意一點(diǎn)所受到的靜壓力在各個(gè)方向都相等。 第15頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四15帕斯卡原理:對(duì)于靜止的液體，當(dāng)其邊界面上的壓力發(fā)生變化時(shí)，液體內(nèi)部任一點(diǎn)的壓力均將發(fā)生同樣大小的變化，即施加于靜止液體任一表面上的壓力將同時(shí)等值地傳遞到液體內(nèi)部各點(diǎn)。液壓傳動(dòng)是依據(jù)帕斯卡原理實(shí)現(xiàn)力的傳遞、放大和方向變換的。 液壓系統(tǒng)的壓力完全決定于外負(fù)載。 壓力的傳遞第16頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月

9、20日，10點(diǎn)56分，星期四16液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中壓力的建立1油泵2液壓閥3液壓缸4死擋鐵空載、無(wú)油壓加載、有油壓第17頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四17超載、油壓劇增油壓取決于最小負(fù)載液壓系統(tǒng)中某處油液的壓力是由于受到各種形式負(fù)載的擠壓而產(chǎn)生的；壓力的大小決定于負(fù)載，并隨負(fù)載變化而變化；當(dāng)某處有幾個(gè)負(fù)載并聯(lián)時(shí)，則壓力取決于克服負(fù)載的各個(gè)壓力值中的最小值；壓力建立的過(guò)程是從無(wú)到有，從小到大迅速進(jìn)行的。第18頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四181.1.2 液體靜壓力的基本方程液體靜壓力基本方程:反映了在重力作用下靜止液體中的壓力分布規(guī)律 p=po

10、+ghp是靜止液體中深度為h處的任意點(diǎn)上的壓力,p0 為液面上的壓力，若液面為與大氣接觸的表面，則p0等于大氣壓同一容器同一液體中的靜壓力隨著深度h的增加線(xiàn)性地增加 同一液體中深度h相同的各點(diǎn)壓力都相等.在重力作用下靜止液體中的等壓面是深度（與液面的距離）相同的水平面 第19頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四19靜壓力基本方程物理意義p=p0+g(z0 - z) + z= + z0=C Z:單位重量液體的位能,稱(chēng)位置水頭 :單位重量液體的壓力能,稱(chēng)壓力水頭物理意義:靜止液體具有兩種能量形式，即壓力能與位能。這兩種能量形式可以相互轉(zhuǎn)換，但其總和對(duì)液體中的每一點(diǎn)都保持不變?yōu)?/p>

11、恒值，因此靜壓力基本方程從本質(zhì)上反映了靜止液體中的能量守恒關(guān)系.第20頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四201.1.壓力的表示方法及單位相對(duì)壓力（表壓力）: 以大氣壓力為基準(zhǔn)，測(cè)量所得的壓力 是高于大氣壓的部分 絕對(duì)壓力: 以絕對(duì)零壓為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力絕對(duì)壓力=相對(duì)壓力 + 大氣壓力 真空度:如果液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓力小于大氣壓力，則稱(chēng)該點(diǎn)出現(xiàn)真空。此時(shí)相對(duì)壓力為負(fù)值，常將這一負(fù)相對(duì)壓力的絕對(duì)值稱(chēng)為該點(diǎn)的真空度 真空度=|負(fù)的相對(duì)壓力|=|絕對(duì)壓力 - 大氣壓力| 第21頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四21壓力單位換算表第22頁(yè)，共73頁(yè)，2022

12、年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四22例解：第23頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四231.1. 液體作用在固體壁面上的力當(dāng)承受壓力的固體壁面為平面時(shí):則作用在其上的總作用力等于壓力與該壁面面積之積 如果承受壓力的固體壁面是曲面時(shí):曲面上總作用力在某一方向上的分力等于曲面在與該方向垂直平面內(nèi)的投影面積與靜壓力的乘積。若已知曲面上總作用力在三個(gè)坐標(biāo)軸方向的分量分別為Fx、 Fy和Fz時(shí)，總作用力的大小為： 第24頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四24壓力油管設(shè)計(jì)對(duì)于鋼管當(dāng)p7MPa時(shí)，S=8；p17.5MPa時(shí)，S=6; p17.5MPa時(shí)，S=

13、4。對(duì)于銅管：第25頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四251.2 流動(dòng)液體的動(dòng)力學(xué)規(guī)律基本概念連續(xù)性方程伯努利方程（能量方程）動(dòng)量方程第26頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四261.2.1 基本概念理想液體: 既不可壓縮又無(wú)粘性的液體定常流動(dòng): 即流場(chǎng)中速度與壓力只是空間點(diǎn)的位置的函數(shù)而與時(shí)間無(wú)關(guān)，則稱(chēng)流場(chǎng)中的流動(dòng)為定常流動(dòng)。在定常流動(dòng)條件下，如果通過(guò)適當(dāng)選擇坐標(biāo)（包括曲線(xiàn)坐標(biāo)）后，使流速與壓力只是一個(gè)坐標(biāo)的函數(shù)，則稱(chēng)這樣的流動(dòng)為一維定常流動(dòng) 流線(xiàn):某瞬時(shí)在流動(dòng)流體內(nèi)的一條假想的空間幾何曲線(xiàn)，該線(xiàn)上所有流體質(zhì)點(diǎn)的速度方向與該線(xiàn)相切。第27頁(yè)，共7

14、3頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四271.2.1 基本概念流束與通流截面:在流場(chǎng)中作一面,若該面與通過(guò)面上的每一條流線(xiàn)都垂直，則稱(chēng)該面為通流截面。 流量:單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某通流截面的流體體積 體積流量 質(zhì)量流量： 法定單位: 米3/秒(m3/s)，工程中常用升/分（L/min）通流截面上的平均流速:第28頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四281.2.2 連續(xù)性方程:質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的表現(xiàn)形式連續(xù)性方程：表示在某瞬時(shí)流進(jìn)、流出某假想控制體（體積為V）的流體質(zhì)量流量的代數(shù)和（qm1-qm2)等于該瞬時(shí)控制體中流體質(zhì)量的變化率(dm/dt)。上式右端：第

15、一項(xiàng)是控制體中流體受壓后密度變化所增補(bǔ)的流體質(zhì)量；第二項(xiàng)是控制體體積變化而增補(bǔ)的流體質(zhì)量。第29頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四291.2.2 連續(xù)性方程當(dāng)理想液體在固定不變的固體界面所圍的容腔中作滿(mǎn)容腔一維恒定流動(dòng)時(shí)：不可壓縮流體作定常流動(dòng)時(shí)，通過(guò)流束（或管道）的任一通流截面的流量相等；通過(guò)通流截面的流速則與通流截面的面積成反比。第30頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四301.2.3 伯努利方程(能量方程):能量守恒定律在流體力學(xué)中的具體形式理想液體運(yùn)動(dòng)微分方程理想液體的伯努利方程實(shí)際液體的伯努利方程伯努利方程應(yīng)用實(shí)例第31頁(yè)，共73頁(yè)，20

16、22年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四31理想液體運(yùn)動(dòng)微分方程重力場(chǎng)中作一維流動(dòng)的理想流體 u=u (s，t)，p=p (s，t) *重力 *壓力 *慣性力 根據(jù)牛頓第二定律 第32頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四32理想液體運(yùn)動(dòng)微分方程化簡(jiǎn)得歐拉方程：對(duì)定常流動(dòng)：定常流動(dòng)運(yùn)動(dòng)微分方程：第33頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四33理想液體微流束上的伯努利方程理想液體恒定流動(dòng)運(yùn)動(dòng)微分方程式積分得理想液體一維恒定流動(dòng)時(shí)微流束上的伯努利方程理想液體微流束上物理意義：理想液體在重力場(chǎng)中作恒定流動(dòng)時(shí)其其任意截面處的三個(gè)比能量（單位質(zhì)量或重量流體的位能、

17、壓力能、動(dòng)能）之和恒為常數(shù)。第34頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四34實(shí)際液體總流束上的伯努利方程實(shí)際液體微流束上的伯努利方程：考慮粘性摩擦產(chǎn)生能量損耗。hw為微流束兩截面間的比能量損耗第35頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四35實(shí)際液體總流束上的伯努利方程兩邊同乘 并對(duì)總流截面A1,A2積分得總流截面能量方程上式兩邊除單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)總流截面的液體重量實(shí)際液體總流束截面上的比能量方程或伯努利方程 物理意義：?jiǎn)挝恢亓恳后w內(nèi)的能量守恒第36頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四36實(shí)際液體總流束上的伯努利方程第37頁(yè)，共73頁(yè)，

18、2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四37應(yīng)用伯努利方程的注意點(diǎn)： 1）斷面1、2需順向選取，且選在平行流或緩變流過(guò)流斷面上； 2）斷面中心在高度基準(zhǔn)面以上時(shí)，z取正值，反之取負(fù)值，通常選取特殊位置的水平面為高度基準(zhǔn)面； 3）斷面上的壓力應(yīng)取同一種表示法，都取相對(duì)壓力，或都取絕對(duì)壓力； 4）因采用平均流速，z + p /可取斷面上任一點(diǎn)，但一般對(duì)管流而言，計(jì)算點(diǎn)都取在軸心線(xiàn)上 。 第38頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四38第39頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四39第40頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四40第41

19、頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四411.2.4 動(dòng)量方程第42頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四42第43頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四431.3 管路系統(tǒng)流動(dòng)分析兩種流動(dòng)狀態(tài)定常管流的壓力損失通過(guò)小孔的流動(dòng)通過(guò)間隙的流動(dòng)第44頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四441.3.1 兩種流動(dòng)狀態(tài)層流 紊流 雷諾數(shù):液體在圓管中的流動(dòng)狀態(tài)決定于由管道中流體的平均流速、管道直徑d和液體運(yùn)動(dòng)粘度這三個(gè)參數(shù)所組成的無(wú)量綱數(shù)的大小:流動(dòng)液體的雷諾數(shù)低于臨界雷諾數(shù)(由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿?時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)為層流，反之液流

20、的狀態(tài)為紊流雷諾數(shù)的物理意義:流動(dòng)液體的慣性力與粘性力之比 第45頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四45對(duì)于非圓截面管道：第46頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四461.3.2 圓管中的層流流動(dòng) 圓管層流是液壓傳動(dòng)中最常見(jiàn)的流動(dòng)狀態(tài)，其流線(xiàn)穩(wěn)定,質(zhì)點(diǎn)只有軸向流速而無(wú)橫向流速，其流速的分布規(guī)律、流量可進(jìn)行理論計(jì)算。第47頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四471.3.2 圓管中的層流流動(dòng) 第48頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四481.3.3 圓管中的紊流流動(dòng) 流體在圓管紊流時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的流速大小和方向

21、時(shí)刻都在變化著，稱(chēng)為脈動(dòng)。主流速脈動(dòng)情況如圖。第49頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四491.3.3 圓管中的紊流流動(dòng) 第50頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四501.3.4 流體在管道中流動(dòng)時(shí)的能量損失實(shí)際流體具有粘性，在流動(dòng)時(shí)為克服粘性摩擦阻力就要產(chǎn)生能量損失，這種能量損失表現(xiàn)為壓力下降，故叫壓力損失。損失掉的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，將使系統(tǒng)溫度升高，故應(yīng)盡量減小壓力損失。1、沿程壓力損失；2、局部壓力損失；3、流體在管道中流動(dòng)的總壓力損失。第51頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四51沿程壓力損失 : 流體在等直徑的直管中流動(dòng)

22、時(shí)因摩擦阻力而產(chǎn)生的壓力損失。 :沿程壓力損失系數(shù),在光滑圓管中作層流流動(dòng)時(shí)，其理論值為 . 其實(shí)際值因受其他因數(shù)影響較理論值稍大。 上式對(duì)層流和紊流均適用，僅是系數(shù)取值不同而已。第52頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四52局部壓力損失p : 當(dāng)流體在管道中流動(dòng)時(shí)，因遇管道截面突變、轉(zhuǎn)彎、分叉、管接頭、各種閥門(mén)等局部障礙，會(huì)使流體的流動(dòng)方向和速度變化，從而產(chǎn)生撞擊、分離脫流、旋渦等復(fù)雜現(xiàn)象，帶來(lái)附加阻力，增加能量損失。 稱(chēng)為局部壓力損失系數(shù)；v為液體的平均流速，一般情況下均指局部阻力下游處的流速 第53頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四53流體在

23、管道中流動(dòng)的總壓力損失：整個(gè)管路系統(tǒng)的總壓力損失是系統(tǒng)中所有直管的沿程壓力損失和所有局部壓力損失之和：使用條件:管路系統(tǒng)中兩相鄰局部壓力損失之間距離足夠大（相連管徑的10-20倍） 系統(tǒng)動(dòng)力元件所供的工作壓力: 管路系統(tǒng)的壓力效率： 第54頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四541.4 流體流經(jīng)孔口和縫隙的特性在液壓傳動(dòng)中常用通過(guò)改變閥口通流截面積或通流通道的長(zhǎng)短來(lái)控制流量的節(jié)流裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制。突然收縮處的流動(dòng)叫節(jié)流。這種節(jié)流裝置的通流截面一般為不同形式的小孔。液體流經(jīng)孔口時(shí)孔的分類(lèi)： l/d0.5時(shí)為薄壁小孔；l/d4時(shí)為細(xì)長(zhǎng)小孔；0.5 l/d 4時(shí)為短孔。 l為

24、小孔的通流長(zhǎng)度；d為小孔的孔徑。第55頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四551.4.1 通過(guò)薄壁小孔的流動(dòng)液流在小孔上游大約d/2處開(kāi)始加速并從四周流向小孔。由于流線(xiàn)不能突然轉(zhuǎn)折到與管軸線(xiàn)平行，在液體慣性的作用下，外層流線(xiàn)逐漸向管軸方向收縮，逐漸過(guò)渡到與管軸線(xiàn)方向平行，從而形成收縮截面Ac。對(duì)于圓孔，約在小孔下游d/2處完成收縮。液流收縮的程度取決于Re、孔口及邊緣形狀、孔口離管道內(nèi)壁的距離等因素。對(duì)于圓形小孔，當(dāng)管道直徑D與小孔直徑d之比D/d6時(shí)，流速的收縮作用不受管壁的影響，稱(chēng)為完全收縮。反之，管壁對(duì)收縮程度有影響時(shí)，則稱(chēng)為不完全收縮。 通常把最小收縮面積Ac與孔

25、口截面積之比值稱(chēng)為收縮系數(shù)Cc， CcAc/A。其中A為小孔的通流截面積。第56頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四561.4.1 通過(guò)薄壁小孔的流動(dòng)取截面11和CC為計(jì)算截面，列伯努利方程為： 通過(guò)薄壁小孔的流量與液體粘度無(wú)關(guān)，因而流量受液體溫度影響較小。但流量與孔口前后壓差的關(guān)系是非線(xiàn)性的。第57頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四571.4.1 通過(guò)薄壁小孔的流動(dòng)確定CC截面的位置和壓力十分困難，一般在出口下游適當(dāng)?shù)牡胤饺?-2截面處測(cè)得壓力p2，取截面11和22為計(jì)算截面，得： 第58頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四

26、581.4.2 通過(guò)短孔的流動(dòng)短孔的流量仍可用薄壁小孔的公式計(jì)算，但其出流系數(shù)不同，數(shù)值可以在圖1-24查出。短孔加工比薄壁小孔容易，故常用作固定的節(jié)流器使用。 第59頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四591.4.3 通過(guò)細(xì)長(zhǎng)孔的流動(dòng)細(xì)長(zhǎng)孔的流量可以采用圓管中的層流流動(dòng)流量計(jì)算公式計(jì)算：油液流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔的流量與小孔前后的壓差p的一次方呈正比，同時(shí)由于公式中也包含油液的粘度，因此流量受油溫變化的影響較大。 統(tǒng)一的流經(jīng)孔口的流量公式第60頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四601.4.5 間隙流動(dòng)液壓元件內(nèi)各零件間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，必須要有適當(dāng)間隙。間隙過(guò)大

27、，會(huì)造成泄漏；間隙過(guò)小，會(huì)使零件卡死。如圖所示的泄漏，是由壓差和間隙造成的。內(nèi)泄漏的損失轉(zhuǎn)換為熱能，使油溫升高，外泄漏污染環(huán)境，兩者均影響系統(tǒng)的性能與效率，因此，研究液體流經(jīng)間隙的泄漏量、壓差與間隙量之間的關(guān)系，對(duì)提高元件性能及保證系統(tǒng)正常工作是必要的。間隙中的流動(dòng)一般為層流，一種是壓差造成的流動(dòng)稱(chēng)壓差流動(dòng)，另一種是相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成的流動(dòng)稱(chēng)剪切流動(dòng)，還有一種是在壓差與剪切同時(shí)作用下的流動(dòng)。 第61頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四61第62頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四62第63頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四63第64

28、頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四64兩平行圓盤(pán)A和B之間的間隙為h，液流由圓盤(pán)中心孔流入，在壓差的作用下向四周徑向流出。由于間隙很小，液流呈層流，因?yàn)榱鲃?dòng)是徑向的，所以對(duì)稱(chēng)于中心軸線(xiàn)。柱塞泵的滑履與斜盤(pán)之間以及某些端面推力靜壓軸承均屬這種情況。 第65頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四65第66頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四66第67頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四671.5 液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象1.液壓沖擊 在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)極快地?fù)Q向或關(guān)閉液壓回路時(shí)，致使液流速度急速地改變(變向或停止)，由

29、于流動(dòng)液體的慣性或運(yùn)動(dòng)部件的慣性，會(huì)使系統(tǒng)內(nèi)的壓力發(fā)生突然升高或降低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為液壓沖擊。第68頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四681.5 液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象液壓沖擊的危害很大,發(fā)生液壓沖擊時(shí)管路中的沖擊壓力往往急增很多倍，而使按工作壓力設(shè)計(jì)的管道破裂。此外，所產(chǎn)生的液壓沖擊波會(huì)引起液壓系統(tǒng)的振動(dòng)和沖擊噪聲。因此在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮這些因素，應(yīng)當(dāng)盡量減少液壓沖擊的影響。為此，一般可采用如下措施：(1)緩慢關(guān)閉閥門(mén)、延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)換向時(shí)間，可削減沖擊強(qiáng)度。(2)限制管道內(nèi)液體流動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)部件的速度。(3)適當(dāng)加大管徑，不僅可以降低流速，而且可以減小壓力沖擊波的傳播速度；盡量縮短管長(zhǎng)，可以減小壓力波傳播時(shí)間。(4)采用橡膠軟管，以增加系統(tǒng)的彈性，減小液壓沖擊；(5)在易發(fā)生液壓沖擊處，設(shè)置卸荷閥或蓄能器，以吸收沖擊。第69頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)56分，星期四691.5 液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象（1）管道閥門(mén)關(guān)閉時(shí)的液壓沖擊 （2）運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)時(shí)的沖擊壓力