第二章 流體力學(xué)基礎(chǔ)

§2.1液壓油密度——單位體積液體的質(zhì)量。液壓油的密度為900kg/m3。可壓縮性——認(rèn)為油液是不可壓縮的。粘性——液體流動(dòng)時(shí)分子之間產(chǎn)生的一種內(nèi)摩擦力，用動(dòng)力粘度，運(yùn)動(dòng)粘度，相對(duì)粘度來(lái)度量。第二章流體力學(xué)基礎(chǔ)動(dòng)力粘度——表征液體粘性的內(nèi)摩擦系數(shù)，即液體在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。運(yùn)動(dòng)粘度——液體的動(dòng)力粘度與其密度的比值。ν=μ/ρ,是工程實(shí)際中常用的物理量。相對(duì)粘度又稱(chēng)條件粘度——采用特定的粘度計(jì)在規(guī)定條件下測(cè)出的液體粘度。粘度隨著溫度升高而顯著下降（粘溫特性）。粘度隨壓力升高而變大（粘壓特性）。對(duì)液壓油液的要求和分類(lèi)對(duì)液壓油液的要求粘溫特性好；有良好的潤(rùn)滑性；成分要純凈；有良好的化學(xué)穩(wěn)定性；抗泡沫性和抗乳化性好；材料相容性好；無(wú)毒，價(jià)格便宜液壓油液分類(lèi)礦物性液壓油：按照ISO規(guī)定，采用40℃時(shí)油液的運(yùn)動(dòng)粘度（mm2/s)作為油液粘度牌號(hào)，共分為10、15、22、32、46、68、100、150等8個(gè)等級(jí)。液壓油液的選用選用液壓油液首先考慮的是粘度選擇時(shí)要注意：液壓系統(tǒng)的工作壓力壓力高，要選擇粘度較大的液壓油液。環(huán)境溫度溫度高，選用粘度較大的液壓油液。運(yùn)動(dòng)速度速度高，選用粘度較低的液壓油液。工程機(jī)械常用的液壓油:機(jī)械油、汽輪機(jī)油、柴油機(jī)油?！?.2液壓油的污染與控制污染原因：新油污染、殘留污染、侵入污染和內(nèi)部生成污染。油液污染的控制對(duì)元件和系統(tǒng)進(jìn)行清洗防止污染物從外界侵入定期清洗、檢查或更換過(guò)濾器控制油液的溫度定期檢查和更換液壓油§2.3流體靜力學(xué)液體靜力學(xué)——研究液體在靜止?fàn)顟B(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用的流體力學(xué)分支。內(nèi)容靜壓力及其特性靜壓力基本方程式帕斯卡原理靜壓力對(duì)固體壁面的作用力靜壓力及其特性質(zhì)量力：作用在每一質(zhì)點(diǎn)上，并與液體質(zhì)量成正比的力。表面力：只作用在液體表面上，并與液體表面積成正比的力。液體的靜壓力——靜止液體在單位面積上所受的法向力。若在液體的面積A上所受的作用力F為均勻分布時(shí)，靜壓力可表示為

液體靜壓力在物理學(xué)上稱(chēng)為壓強(qiáng)，工程實(shí)際應(yīng)用中習(xí)慣稱(chēng)為壓力。液體靜壓力的特性:靜壓力垂直于承壓面，方向?yàn)樵撁鎯?nèi)法線(xiàn)方向。液體內(nèi)任一點(diǎn)所受的靜壓力在各個(gè)方向上都相等。靜壓力基本方程式靜壓力基本方程式：

重力作用下靜止液體壓力分布特征：壓力由兩部分組成：液面壓力p0，自重形成的壓力ρgh。液體內(nèi)的壓力與液體深度成正比。離液面深度相同各點(diǎn)的壓力相等，壓力相等的所有點(diǎn)組成等壓面。靜止液體中任一質(zhì)點(diǎn)的總能量p/ρg+z

保持不變，即能量守恒。靜壓力基本方程式的物理含義對(duì)于與A點(diǎn)等高的連通器上

P點(diǎn)（上端抽真空）說(shuō)明A處液體的壓力能轉(zhuǎn)變成受到靜壓力作用而具有的勢(shì)能mghP。靜止液體中壓力能和位能可以互相轉(zhuǎn)換，但各點(diǎn)總能量保持不變，即能量守恒。在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體的壓力可以等值地傳遞到液體各點(diǎn)，這就是帕斯卡原理。亦稱(chēng)靜壓傳遞原理。對(duì)于大活塞：p=F1/A1對(duì)于小活塞：F2=pA2=F1A2/A1帕斯卡原理由此可得液壓傳動(dòng)可使力放大，可使力縮小，也可以改變力的方向。液體內(nèi)的壓力是由負(fù)載決定的。壓力的表示法及單位絕對(duì)壓力以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)進(jìn)行度量相對(duì)壓力或表壓力以大氣壓為基準(zhǔn)進(jìn)行度量真空度絕對(duì)壓力不足于大氣壓力的那部分壓力值單位帕Pa(N

/m2)以前所采用的壓力單位：靜壓力對(duì)固體壁面的作用力液體和固體壁面接觸時(shí)，固體壁面將受到液體靜壓力的作用當(dāng)固體壁面為平面時(shí)，液體壓力在該平面的總作用力F=pA

，方向垂直于該平面。當(dāng)固體壁面為曲面時(shí)，液體壓力在曲面某方向上的總作用力F=pAx

，Ax

為曲面在該方向的投影面積?！?.4液體動(dòng)力學(xué)液體力學(xué)規(guī)律的三個(gè)基本方程式：流動(dòng)液體的連續(xù)性方程、伯努利方程、動(dòng)量方程。前兩個(gè)方程反映了液體的壓力、流速與流量之間的關(guān)系；動(dòng)量方程用來(lái)解決流動(dòng)液體與固體壁面間的作用力問(wèn)題。基本概念流量連續(xù)性方程伯努利方程動(dòng)量方程液體動(dòng)力學(xué)基本概念理想液體假設(shè)的既無(wú)粘性又不可壓縮的流體稱(chēng)為理想流體。恒定流動(dòng)

液體流動(dòng)時(shí)，液體中任一點(diǎn)處的壓力、速度和密度都不隨時(shí)間而變化的流動(dòng)，亦稱(chēng)為定常流動(dòng)或非時(shí)變流動(dòng)。通流截面垂直于流動(dòng)方向的截面，也稱(chēng)為過(guò)流截面。流量連續(xù)性方程——質(zhì)量守恒定律流量

單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某一通流截面的液體體積，流量以q表示，單位為m3

/s或L/min。

平均流速假設(shè)通流截面上各點(diǎn)的流速均勻分布，平均流速為液體在管內(nèi)作恒定流動(dòng)，任取1、2兩個(gè)通流截面，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)兩個(gè)截面的液體質(zhì)量相等。結(jié)論：在恒定流動(dòng)中流過(guò)各通流截面的不可壓縮流體的流量相等。流速與通流截面的面積成反比。運(yùn)動(dòng)微分方程——力平衡方程微元體四力平衡：重力、慣性力、兩端壓力。定常流動(dòng)速度是流線(xiàn)長(zhǎng)s的函數(shù)，u=f(s)歐拉方程（力平衡方程）重力場(chǎng)中理想液體定常流動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)微分方程伯努利方程——能量守恒定律理想流體的伯努利方程

在管內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)的理想流體具有壓力能，勢(shì)能和動(dòng)能三種形式的能量，它們可以互相轉(zhuǎn)換，但其總和不變，即能量守恒。忽略重力，則液體流速增大將導(dǎo)致壓力減少。速度頭、壓力頭、位勢(shì)頭、動(dòng)壓、靜壓、總壓。實(shí)際流體的伯努利方程

實(shí)際流體存在粘性，流動(dòng)時(shí)存在能量損失，hs

為單位質(zhì)量液體在兩截面之間流動(dòng)的能量損失。用平均流速替代實(shí)際流速，α為動(dòng)能修正系數(shù)。動(dòng)量方程動(dòng)量方程是動(dòng)量定理在流體力學(xué)中的具體應(yīng)用，用來(lái)計(jì)算流動(dòng)液體作用在限制其流動(dòng)的固體壁面上的總作用力。作用在液體控制體積上的外力總和等于單位時(shí)間內(nèi)流出控制表面與流入控制表面的液體的動(dòng)量之差。應(yīng)用動(dòng)量方程注意：