《CH流体力学基础》PPT课件

第一篇液压传动§1-1液压油§1-2液体静力学§1-3液体动力学§1-4管道流动§1-5孔口流动§1-6缝隙流动§1-7液压冲击和气穴现象第一章流体力学基础精选 ppt 关于艾滋病ppt课件精益管理ppt下载地图下载ppt可编辑假如ppt教学课件下载triz基础知识ppt §1-1液压油液压油的主要物理性质液压油的选择精选ppt1.1.1液压油的物理性质密度ρ：单位体积液体的质量式中m：液体的质量(kg)；V：液体的体积（m3）；ρ=900kg/m3重度：单位体积液体的重量式中FG：液体的质量(kg)；V：液体的体积（m3）；精选ppt1.1.1液压油的物理性质可压缩性：液体受压力作用而发生体积变化的性质。可用体积压缩系数κ或体积弹性模量K表示体积压缩系数κ：单位压力变化所引起的体积相对变化量，（m2/N）式中V：液体加压前的体积（m3）；△V：加压后液体体积变化量（m3）；△p：液体压力变化量（N/m2）；体积弹性模量K（N/m2）:计算时常取K=(1.2-2)×103Mpa精选ppt液体的粘性：液体在流动时,分子间的内聚力阻碍分子的相对运动，产生内摩擦力的特性静止液体则不显示粘性液体的粘度：液体粘性的大小可用粘度来衡量。粘度是液体的根本特性，也是选择液压油的最重要指标常用的粘度有三种不同单位：即动力粘度、运动粘度和相对粘度1.1.1液压油的物理性质精选ppt动力粘度（绝对粘度）μ牛顿内摩擦定律式中μ:称为动力粘度系数（Pa·s）τ:单位面积上的摩擦力（即剪切应力）:速度梯度，即液层间速度对液层距离的变化率A:液层接触面积物理意义：当速度梯度为1时接触液层间单位面积上的内摩擦力为动力粘度 法定计量单位：帕·秒（Pa·s）精选ppt运动粘度ν定义：动力粘度μ与密度ρ之比法定计量单位：m2/s1m2/s=104cm2/s=104St（斯）1st=100cSt（厘斯）由于ν的单位中只有运动学要素，故称为运动粘度。液压油的粘度等级就是以其40ºC时运动粘度的某一平均值来表示，如L-HM32液压油的粘度等级为32，则40ºC时其运动粘度的平均值为32mm2/s精选ppt相对粘度（恩式粘度ºΕ）恩氏粘度：它表示200mL被测液体在tºC时，通过恩氏粘度计小孔（ф=2.8mm）流出所需的时间t1，与同体积20ºC的蒸馏水通过同样小孔流出所需时间t2之比值工业上常用20ºC、50ºC和100ºC作为测定恩式粘度的标准温度，分别以ºΕ20、ºΕ50、ºΕ100表示恩式粘度与运动粘度（mm2/s）的换算关系：精选ppt影响粘度因素粘度随压力变化很小，可忽略不计粘度随温度变化的特性几种国产油液粘温图精选ppt1.1.2液压油的选择1.确定工作条件压力的高低压力高，要选择粘度较大的液压油液。环境温度温度高，选用粘度较大的液压油液。工作部件运动速度的高低速度高，选用粘度较低的液压油液。2.确定粘度值3.其他精选ppt液体静力学研究静止液体的力学规律和这些规律的实际应用。静止液体是指液体处于内部质点间无相对运动的状态，因此液体不显示粘性，液体内部无剪切应力，只有法向应力即压力。§1-2液体静力学精选ppt§1-2液体静力学压力静力学基本方程压力及其单位帕斯卡原理压力对固体壁面的总作用力精选ppt1.2.1压力压力:是指液体处于静止状态时,其单位面积上所受的法向作用力性质:指向内法向各点压力在各方向上相等精选ppt例：计算静止液体内任意点A处的压力p∵pdA=p0dA+G=p0dA+ρghdA∴p=p0+ρgh1.2.2液体静力学基本方程精选ppt重力作用下静止液体压力分布特征：压力由两部分组成：液面压力p0，自重形成的压力ρgh。液体内的压力与液体深度成正比。离液面深度相同处各点的压力相等，压力相等的所有点组成等压面。精选ppt1.2.3绝对压力、相对压力与真空度的相互关系精选ppt1.2.4帕斯卡原理作用在大活塞上的负载F1形成液体压力p=F1/A1为防止大活塞下降，在小活塞上应施加的力F2=pA2=F1A2/A1由此可得液压传动可使力放大，可使力缩小，也可以改变力的方向。液体内的压力是由负载决定的。在密闭容器内，施加于静止液体的压力可以等值同时传递到液体各点，这就是帕斯卡原理。也称为静压传递原理。精选ppt1.2.5液体静压力对固体壁面的作用力液体和固体壁面接触时，固体壁面将受到液体静压力的作用当固体壁面为平面时，液体压力在该平面的总作用力F=pA，方向垂直于该平面。当固体壁面为曲面时，液体压力在曲面某方向上的总作用力F=pAx，Ax为曲面在该方向的投影面积。精选ppt主要是研究液体流动时流速和压力的变化规律。基本概念连续性方程伯努利方程动量方程§1-3液体动力学精选ppt1.3.1液体动力学基本概念理想流体假设的既无粘性又不可压缩的流体称为理想流体。非理想流体恒定流动液体流动时，液体中任一点处的压力、速度和密度都不随时间而变化的流动，亦称为定常流动或非时变流动。非恒定流动精选ppt通流截面垂直于流动方向的截面，也称为过流截面。流量单位时间内流过某一通流截面的液体体积，流量以q表示，单位为m3/s或L/min。平均流速实际流体流动时，速度的分布规律很复杂。假设通流截面上各点的流速均匀分布，平均流速为v=q/A。精选ppt单位时间内流过两个截面的液体质量相等ρ1v1A1=ρ2v2A2不考虑液体的压缩性则得q=vA=常量流量连续性方程说明了恒定流动中流过各截面的不可压缩流体的流量是不变的。因而流速与通流截面的面积成反比。1.3.2流量连续性方程精选ppt理想流体的伯努利方程p1/ρg+Z1+v12/2g=p2/ρg+Z2+v22/2g实际流体的伯努利方程p1/ρg+Z1+α1v12/2g=p2/ρg+Z2+α2v22/2g+hw实际流体存在粘性，流动时存在能量损失，hw为单位质量液体在两截面之间流动的能量损失。用平均流速替代实际流速，α1，α2为动能修正系数。伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的表达方式。1.3.3伯努利方程精选ppt伯努利方程应用举例如图示简易热水器，左端接冷水管，右端接淋浴莲蓬头。已知A1=A2/4和A1、h值，问冷水管内流量达到多少时才能抽吸热水？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－ρghp2=pav1A1=v2A2代入得－h+v12/2g=(v1/4)2/2gv1=(32gh/15)1/2q=v1A1=(32gh/15)1/2A1精选ppt伯努利方程应用举例例计算泵吸油腔的真空度或泵允许的最大吸油高度取油箱液面I和泵进口处II两通流截面列伯努利方程，并取截面I－I为基准水平面。P1/γ+v12/2g=P2/γ+h+v22/2g+hwP1为油箱液面压力，P2为泵吸油口的绝对压力精选ppt上式可简化成Pa/γ=P2/γ+h+v22/2g+hw泵吸油口真空度为Pa-P2=γh+ρv22/2+γhw精选ppt由上式可知，在泵的进油口处有一定真空度，所谓吸油，实质上是在油箱液面的大气压力作用下把油压入泵内的过程。泵吸油口的真空度由三部分组成：（1）产生一定流速所需的压力；（2）把油液提升到高度h所需的压力；（3）吸油管内压力损失。泵吸油口的真空度不能太大，即泵吸油口处的绝对压力不能太低。精选ppt限制真空度 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ：加大油管直径限制泵的吸油高度h精选ppt例3：计算泵的出口压力如图所示，泵驱动液压缸克服负载而运动。设液压缸中心距泵出口处的高度为h，则可根据伯努利方程来确定泵的出口压力。选取I-I，II-II截面列伯努利方程以截面I–I为基准面。则有P1/γ+v12/2g=P2/γ+v22/2g)+h+hw精选ppt因此泵的出口压力为P1=PL+(ρv12/2-ρv22/2)+γh+ΔP在液压传动中，油管中油液的流速一般不超过6m/s，而液压缸中油液的流速更要低得多。因此计算出速度水头产生的压力和γh的值比缸的工作压力低得多，故在管道中，这两项可忽略不计。这时上式可简化为P1=PL+ΔP精选ppt通过以上例题分析，可将应用伯努利方程解决实际问题的一般方法归纳如下：1.选取适当的基准水平面；2.沿流动方向选取两个计算截面；一个设在已知参数的断面上，另一个设在所求参数的断面上；3.按照液体流动方向列出伯努利方程；4.伯努利方程为能量方程，每一项均为长度单位。精选ppt动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用用来计算流动液体作用在限制其流动的固体壁面上的总作用力。理想流体∑F=Δ（mu）/Δt=ρq（u2-u1）实际流体∑F=ρq（β2u2–β1u1）作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流出控制表面与流入控制表面的液体的动量之差。1.3.4动量方程精选ppt动量方程为矢量方程方程描述力与动量的关系，力使动量发生改变用于液压控制元件设计（流体使阀承受多大的强度）β1β2动量修正系数，近似为1。因用平均速度代替了实际速度引起动量误差。精选ppt例：求液流通过滑阀时，对阀芯的轴向作用力的大小。F=ρq（v2cosθ2-v1cosθ1）θ1和θ2液流速度方向角F=-ρqv1cosθ1液流有一个力图使阀口关闭的力，这个力称为液动力精选ppt§1.4管道流动由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗一部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失来表示。压力损失即是伯努利方程中的hw项。压力损失由沿程压力损失和局部压力损失两部分组成。液流在管道中流动时的压力损失和液流运动状态有关。精选ppt1.4.1流态，雷诺数雷诺实验装置通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态。层流——粘性力起主导作用液体流动是分层的，层与层之间互不干扰紊流——惯性力起主导作用液体流动不分层，做混杂紊乱流动。精选ppt液体的流动状态用雷诺数来判断。雷诺数——Re=vd/υ，v为管内的平均流速d为管道内径υ为液体的运动粘度雷诺数为无量纲数。如果液流的雷诺数相同，它的流动状态亦相同。临界雷诺数，记为Recr当Re＜Recr，为层流；当Re＞Recr，为紊流。金属圆管Recr=2320橡胶圆管Recr=1600～2000精选ppt流速分布规律(p1-p2)πr2=Ff∵Ff=-2πrlμdu/dr△p=p1-p2∴du=-rdr△p/2μl对上式积分，并应用边界条件r=R时，u=0,得u=(R2-r2)△p/4μlumin=0(r=R)umax=R2△p/4μl=d2△p/16μl(r=0)1.4.2圆管的沿程损失层流状态的沿程损失精选ppt圆管层流的流量取微小环形通流截面∵dA=2πrdr∴dq=udA=2πu=2πrdr(R2-r2)△p/4μl故q=∫0R2π△p/4μl·(R2-r2)rdr=△pπR4/8μl=△pπd4/128μl圆管的平均流速v=q/A=(△pπd4/128μl)πd2/4=△pd2/32μlv=umax/2精选ppt这种沿等直径管流动时的压力损失λ:沿程压力损失系数,其理论值为当流动液体为金属管中的液压油时橡胶管中的液压油时圆管层流沿程压力损失精选ppt圆管紊流的压力损失△pλ=λ·l/d·ρv2/2λ=0.3164Re-0.25（105>Re>4000）λ=0.032+0.221Re-0.237（3*106>Re>105）λ=[1.74+2lg（d/△）]-2（Re>3*106或Re>900d/△）△—管壁表面粗糙度∵紊流运动时，△pλ比层流大∴液压系统中液体在管道内应尽量作层流运动精选ppt1.4.3局部压力损失定义:液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀口滤网等局部装置时，液流会产生旋涡，并发生强烈的紊动现象，由此而产生的损失称为局部损失。精选ppt局部压力损失产生原因产生原因：碰撞、旋涡（突变管、弯管)产生附加摩擦附加摩擦—只有紊流时才有，是由于分子作横向运动时产生的摩擦，即速度分布规律改变，造成液体的附加摩擦。精选ppt局部压力损失公式△p=ξ·ρv2/2hξ=ξv2/2gξ为局部阻力系数，具体数值可查有关手册。液流流过各种阀的局部压力损失可由阀在额定压力下的压力损失Δps来换算：Δpξ=Δps（q/qs）2精选ppt1.4.4管路系统的总压力损失∑△p=∑△pλ+∑△pξ=∑λ·l/d·ρv2/2+∑ξρv2/2hw=hλ+hξ      △p→热能→T↑→△q↑→η↓↓                       ↓散逸污染精选ppt减小△p的 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 1尽量↓L，↓突变2↑加工质量，力求光滑，ν合适3↑A，↓v过高△p↑∵△p∝v2其中v的影响最大<过低尺寸↑成本↑∴一般有推荐流速可供参考，见有关手册。一般在液压传动中，可将压力损失写成如下形式：∑△p=p1-p2精选ppt§1.5孔口流动液压控制阀对液流压力、流量及方向的控制通常是通过特定的孔口来实现的，它们对液流形成阻力，使其产生压力降，其作用类似电阻，称其为液阻。孔口的流量液阻特性精选ppt孔的分类：薄壁孔(孔的通流长度l与孔径d之比l/d≤0.5)短孔（0.5＜l/d≤4）细长小孔(l/d>4)精选ppt1.5.1薄壁孔液特性薄壁小孔流量q=CdAo（2Δp/ρ）1/2A0—小孔截面积；Cd—流量系数，Cd=CvCcCv称为速度系数；Cc称为截面收缩系数。液流完全收缩情况下（D/d≥7）：当Re≤105Cd=0.964Re-0.05当Re>105Cd=0.6～0.62液流不完全收缩时（D/d<7）Cd=0.7～0.8薄壁小孔液流过程精选ppt滑阀阀口滑阀阀口的流量q＝CdπDxv(2Δp/ρ)1/2式中Cd－流量系数，根据雷诺数查图1－20D－滑阀阀芯台肩直径xv－阀口开度，xv＝2～4mm锥阀阀口q＝Cdπdmxvsinα(2Δp/ρ)1/2式中Cd－流量系数，根据雷诺数查图1－22dm－阀座孔直径xv－阀芯抬起高度α－阀芯半锥角精选ppt结论：∵q∝△p1/2，与μ无关。∴流过薄壁小孔的流量不受油温变化的影响,因此多被用作调节流量的节流器。精选ppt1.5.2短孔和细长孔短孔流经短孔的流量q=CdA0(2Δp/ρ)1/2Cd应按曲线查得，雷诺数较大时，Cd一般取0.8。短孔常用作固定节流器，薄壁孔作可调节流器细长孔流经细长孔的流量q=（πd4/128μl）Δp液流经过细长孔的流量和孔前后压差成正比，和液体粘度成反比。流量受液体温度影响较大。不能作为节流方式调节流量。精选ppt1.5.3液阻定义孔口前后压力降与稳态流量的比值为液阻R=d(Δp)/dq=Δp1-m/KLAm阀口流量表达式q=KLA(Δp)m薄壁孔、短孔m=0.5，KL=Cd(2/ρ)1/2细长孔m=1，KL=d2/32μl精选ppt液阻R=Δp1-m/KLAm特性R与通流面积A成反比，A=0，R为无限大；A足够大时，R＝0。Δp一定，调节A，可以改变R，从而调节流经孔口的流量。A一定，改变q，Δp随之改变，这种液阻的阻力特性用于压力控制阀的内部控制。多个孔口串联或并联，总液阻类似电阻的计算。精选ppt平板缝隙环形缝隙其它缝隙§1.6缝隙流动精选ppt通过平板缝隙的流量q=bh3Δp/12μl±uobh/2在压差作用下，流量q与缝隙值h的三次方成正比，这说明液压元件内缝隙的大小对泄漏量的影响非常大。两平行平板缝隙间充满液体时，压差作用会使液体产生流动（压差流动）；两平板相对运动也会使液体产生流动（剪切流动）。1.6.1平板缝隙精选ppt1.6.2环形缝隙通过同心圆柱环形缝隙的流量公式：q=（πdh3/12μl）Δp±πdhuo/2当圆柱体移动方向和压差方向相同时取正号，方向相反时取负号。同心圆柱环形间隙偏心环形间隙压差流动流量剪切流动流量圆柱体直径为d，缝隙值为h，缝隙长度为l。精选pptq=（πdho3/12μl）Δp（1+1.5ε2）式中e为偏心量ho为内外圆同心时半径方向的缝隙值ε为相对偏心率，ε＝e/ho当偏心量e=ho，即ε＝1时（最大偏心状态），其通过的流量是同心环形间隙流量的2.5倍。偏心圆柱环形缝隙1.6.3其它缝隙精选ppt阀芯大端为高压，液流由大端流向小端，称为倒锥圆锥环形缝隙液压卡紧现象阀芯小端为高压，液流由小端流向大端，称为顺锥为减少液压侧向力，一般在阀芯或柱塞的圆柱面开径向均压槽，使槽内液体压力在圆周方向处处相等，槽深和宽为0.3～1.0mm。精选ppt§1.7液压冲击和空穴现象液压冲击气穴（空穴）现象精选ppt1.7.1液压冲击液压冲击——因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。液压冲击的类型管道阀门突然关闭时的液压冲击运动部件制动时产生的液压冲击精选ppt液压冲击引起的结果液压冲击峰值压力>>工作压力引起振动、噪声、导致某些元件如密封装置、管路等损坏；使某些元件（如压力继电器、顺序阀等）产生误动作，影响系统正常工作。精选ppt减小液压冲击的措施1）延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。2）限制管道流速及运动部件速度v管<5m/s，v缸<10m/min。3）加大管道直径，尽量缩短管路长度。4）采用软管，以增加系统的弹性。精选ppt1.7.2气穴现象气穴现象：液压系统中，由于某种原（如速度突变），使压力降低而使气泡产生的现象。精选ppt气穴现象产生原因压力油流过节流口、阀口或管道狭缝时，速度升高，压力降低；液压泵吸油管道较小，吸油高度过大，阻力增大，压力降低；液压泵转速过高，吸油不充分，压力降低。精选ppt气体来源混入气泡轻微气穴空气<溶入气体分子严重气穴蒸汽汽泡强烈气穴精选ppt气穴现象引起的结果液流不连续，流量、压力脉动系统发生强烈的振动和噪声发生气蚀当附着在金属表面的气泡破灭时，局部产生的高温和高压会使金属表面疲劳，时间一长会造成金属表面的侵蚀、剥落，甚至出现海绵状的小洞穴，这种气蚀作用会缩短元件的使用寿命，严重时会造成故障精选ppt减小气空穴现象的措施减小小孔和缝隙前后压力降，希望p1/p2<3.5。增大直径、降低高度、限制流速。管路要有良好密封性防止空气进入。提高零件抗腐蚀能力，采用抗腐蚀能力强的金属 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 ，减小表面粗糙度。整个管路尽可能平直，避免急转弯缝隙，合理配置。精选ppt