当前位置：文档之家 › 第1章 液压流体力学基础a.ppt

第1章 液压流体力学基础a.ppt

  • 格式：ppt
  • 大小：3.63 MB
  • 文档页数：119

下载文档原格式

  / 119

合集下载

《液压流体力学》PPT课件

《液压流体力学》PPT课件

失
)
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
用
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

《液压流体力学》课件

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。

第一章 流体力学基础课件

第一章 流体力学基础课件
（三）实际液体的能量方程
2 p1 u12 p2 u2 ′ + z1 + = + z2 + + hw ρg 2 g ρg 2g
2010-9-11 第一章 流体力学基础 19
2 1
2 2
第三节 流体运动学和流体动力学
例1－5推导文丘利流量计的流量公式。
p1 υ p2 υ + = + ρg 2 g ρg 2 g
23
2010-9-11
第一章 流体力学基础
第六节 管道流动
一、流态与雷诺数 （一）层流和紊流 层流和紊流是两种不同性质的 流态。层流时，液体流速较低， 质点受粘性制约，不能随意运 动，粘性力起主导作用；紊流 时，液体流速较高，粘性的制 约作用减弱，惯性力起主导作 用。 （二）雷诺数 液体的流动状态可用雷诺数 来判别。
第一章 流体力学基础 6
第一节 工作介质 一般情况下，工作介质的可压缩性对液压系统性能影响不大， 但在高压下或研究系统动态性能及计算远距离操纵的液压机构 时，则必须予以考虑。 石油基液压油的体积模量与温度、压力有关：温度升高时， K值减小，在液压油正常工作温度范围内，K值会有5％～25％ 的变化；压力增加时，K值增大，但这种变化不呈线性关系， 当p＞3MPa时，K值基本上不再增大。 由于空气的可压缩性很大，因此当工作介质中有游离气泡时， K值将大大减小，且起始压力的影响明显增大。但是在液体内 游离气泡不可能完全避免，因此，一般建议石油基液压油 K的 取值为（0. 7～1. 4）×103MPa，且应采取措施尽量减少液压系 统工作介质中的游离空气的含量。
第三节 流体运动学和流体动力学
例1-8 图1-20所示为一锥阀，锥阀的锥角为2。 当液体在压力p下以流量q流经锥阀时，液流通过 阀口处的流速为υ2，出口压力为p2= 0。试求作用 在锥阀上的力的大小和方向。 对于图 a)

《液压流体力学基础》课件

《液压流体力学基础》课件

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

液压流体力学基础PPT课件

液压流体力学基础PPT课件
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：

液压流体力学基础课件

液压流体力学基础课件


液体动力学基本概念
理想液体
把假设的既无粘性又不可压缩的流体称为理想 液体。相反则为实际液体。
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。
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。
管道流动的沿程压力损失
沿程压力损失：液体在等直径管中流动时因粘性摩擦而产生
的压力损失 层流时的沿程压力损失 ：液流在层流流动时，液体质点作有 规则的运动。
流量、平均流速
紊流时的沿程压力损失 ：
Δpλ =λ（l /d）ρv 2 /2 λ除了与雷诺数有关外，还与管壁的粗糙度有关。 λ= f（Re，Δ/ d ），Δ为管壁的绝对粗糙度，Δ/d 为相对 粗糙度。 Δ 的值与管道的材料有关。 紊流中的流速分布比较均匀，其最大流速为 u≈(1~1.3)v 钢管0.04mm 铜管0.0015～0.01mm 铝管0.0015～0.06mm 橡胶软管0.03mm
作用在大活塞上的负载F1形成液体压力 p= F1/A1 由帕斯卡原理知：小活塞处的压力亦为p，若小活塞 面积为A2，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。
静压力对固体壁面的作用力
∑F = Δ（m u）/Δt = ρq（u2 - u1） 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。 应用动量方程注意：F、u是矢量；流动液体作用在固体壁面上的 力与作用在液体上的力大小相等、方向相反。

液压与气压传动课件-PPT


2、实际流体的伯努利方程：
由于实际流体具有粘性，流动时必然产生内摩擦力且 造成能量的损失，使总能量沿流体的流向逐渐减小， 而不再是一个常数；另一方面由于液体在管道过流截 面上的速度分布并不均匀，在计算中用的是平均流速， 必然会产生误差，为了修正这一误差引入了动能修正
系数α 。
所以，实际的伯努利方程应为
•由此可知动力粘度μ ：是指它在单位速度梯 度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。
动力粘度μ的单位：
CGS制中常用 P（泊） 1cP（厘泊）=10-2 P （泊）
SI单位： Pa·s（帕·秒） 1 Pa·s =1 N·s/m2
换算关系： 1 Pa·s =10 P =103 cP
（2） 运动粘度ν ：
第一节 液压油液
在液压系统中，最常用的工作介质是 液压油，液压油是传递信号和能量的工作 介质。同时，还起到润滑，冷却和防锈等 方面的作用。液压系统能否可靠和有效地 工作，在很大程度上取决于液压油。
一、液压油液的性质
（一）密度和重度： 密度ρ：单位 Kg/m3
对匀质液体：单位体积内所含的质量。 ρ = m/V
1）静止液体内某点处的压力由两部分组成：一部分是液体
表面上的压力p0，另一部分是ρg与该点离液面深度h的
乘积。
2）静止液体内的压力沿液深呈直线规律分布。
3）离液面深度相同处各点的压力都相等，压力相等的点组 成的面叫等压面。
同一种液体于连通器内
空气 水
连通但不是同一种液体
汞
水
（二）压力的表示法及单位：
1bar＝105N/m2
例1：已知ρ=900kg/m3 , F=1000N,
A=1 ×10-3 m2 , 求h=0.5m处的静压力p=?

《液压流体力学》课件

实验设备
液压实验台、压力表、流量计、液压 泵、液压缸、溢流阀、节流阀等。
实验原理与方法
实验原理
液压流体力学是研究液体在压力、流量等参数下的行为和变 化的学科。通过实验，可以观察和分析液体在各种条件下的 流动规律和特性。
实验方法
在实验台上进行各种液压元件的安装和调试，通过改变不同 的参数，观察液压系统的响应和变化，记录实验数据并进行 处理。
在管道系统设计方面，流体静力学可用于计算管 道内的压力和流速，以确保管道的正常运行和安 全性。
03
流体动力学基础
流体动力学基本概念
流体
指气体、液体等无固定形状的物质。
流体动力学
研究流体运动规律和现象的学科。
流场
流体运动的区域。
流体动力学基本概念
01
02
03
流线
表示流体运动方向的几何 线。
流速
流体在单位时间内流过的 距离。
《液压流体力学》PPT课 件
• 液压流体力学概述 • 流体静力学基础 • 流体动力学基础 • 液压元件与系统 • 液压系统的设计与优化 • 液压流体力学实验与实践
01
液压流体力学概述
定义与特性
总结词
介绍液压流体力学的定义、基本概念和特性。
详细描述
液压流体力学是一门研究液体在压力、重力、惯性力等外力作用下的流动规律 和流体与固体相互作用的学科。它涉及流体的物理性质、流动状态、能量转换 等特性，以及流体与固体界面的相互作用。
流量
单位时间内流过某一截面 的流体体积或质量。
流体动力学基本概念
压力
流体在单位面积上所受的力。
压强
流体压力与受力面积的比值。
密度
单位体积内的流体质量。

第一章 液压流体力学基础

主要内容
液压油 液体静力学 液体动力学 管道中液流的特性 孔口及缝隙的压力流量特性 液压冲击和气穴现象
1
本章学习要点
重点内容：液压油的物理性质；液体粘性
的概念和表示方法；液体静力学基本方程 的物理意义；流动液体的连续性方程和伯 努力方程；流态和雷诺数的概念；液体流 过孔口的压力流量特性；液体流动中的压 力损失和流量计算。
15
图1-9 流量和平均流速
16
质量守恒
图1-10 液流连续性方程推导用图
17
任一截面上的压力能、势能和动能之和保持不变，即能量守恒。
图1-11 伯努力方程推导用图
18
例1-3 应用伯努力分析液压泵正 常吸油的条件,液压泵装置如图所示， 设液压泵吸油口处的绝对压力为 p 2 ，
油箱液面压力 p 1 为大气压力p a, 泵吸
2 pa p2 v2 h hw g g 2g
即液压泵吸油口的真空度为
1 pa p2 gh v 2 p 2
通常为防止产生气穴现象，限制液压泵吸油口的真空度小于 0.3×105Pa，因此h≤0.5m。
20
伯努利方程应用举例
例1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？
31
第五节 孔口及缝隙的压力特性
• • • • 薄壁小孔 短孔和细长孔 平板缝隙 环形缝隙
液压传动中常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，达 到调速和调压的目的。液压元件的泄漏也属于缝隙流动。因而研究小孔 和缝隙的流量计算，了解其影响因素，对于合理设计液压系统，正确分 析液压元件和系统的工作性能，是很有必要的。
⑴连续性方程； ⑵伯努力方程； ⑶动量方程。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
量完全一致。
34
（二）流线、流管和流束
流线---是某一瞬时液流 中一条条标志其质点运 动状态的曲线，在流线 上各点处的瞬时液流方 向与该点的切线方向重 合。
对于恒定流动，流线形 状不随时间变化。
流线不能相交，也不能 转折，它是一条条光滑 的曲线
流管---流线组成的表面 称为流管。
35
越大，液压系统的压力就越高；反之，外负载越小， 液压系统的压力就越低。 （3）表压力是指相对压力。
30
例1-2
p p0 gh (106 9009.8 0.5)N / m2
1.0044106 N /ｍ２ １06 pa 1Mpa
31
第三节 流体运动学和流体动力学
流体的连续性方程、能量方程和动量方 程是流体运动学和流体动力学的三个基 本方程。
气体流速比较低(v<5m/s)时，气体和液 体的这三个基本方程完全相同
32
一 基本概念
（一）理想流体 恒定流动和一维流动 理想流体---既无粘性又不可压缩的液体称为理想流体。
实际流体——既有粘性又可压缩的液体称为实际流体。
恒定流动---液体流动时，如液体中任何一点的压力、速 度和密度等运动参数都不随时间而变化，则称之为恒 定流动，也称定常流动。
真空度=大气压力-绝对压力
27
静压力对固体壁面的作用力
平面时F pA 曲面时Fx pAx
29
思考题
1．压力有哪几种表示方法？液压系统的压力 与外负载有什么关系? 表压力是指什么压力?
答：
（1）压力有两种表示方法：绝对压力和相对压力。 （2）液压系统的压力与外负载的关系是：外负载
37
39
40
41
42
连续性方程例题
43
能量方程（伯努利方程）
能量方程（伯努利方程）
44Biblioteka 46 u3dA
A
v3 A
紊流时取 1
层流时取 2
52
能量损失也用平均能 量损耗来处理
hw
qhwdq q
53
文丘里流量计，或称文氏管流量计
文丘里流量计是一种节 流式流量计，使用时将 测速管径先做成逐渐缩 小而后又做成逐渐扩大， 以减小流体流过时的机 械能损失。
流束：如果通过某截面A上所 有各点画出流线，这些流线 的集合构成流束。
流束的特性：
稳定流动时，流束的形状不 随时间改变；
流体质点不能穿过流束表面 流入或流出；
流束是一个物理概念，具有 一定的质量和能量；
微小流束：通流截面无限小 时的流束为微小流束，由于 微小流束的横断面很小，所 以在此截面上各点的运动参 数可视为相同。
k 1 V p V0
k 液体的压缩率
体积压缩率k的倒数，称为液体体积弹性模量
K

1 k


p V
V0
9
液体的可压缩性
一般情况下，工作介质的可压缩性对液 压系统性能影响不大，但在高压下或研 究系统动态性能及计算远距离操纵的液 压机构时，则必须予以考虑。
温度升高 K值（液体体积模量）减小 压力升高K值（液体体积模量）增大
第1章 液压流体力学基础
1.1 工作介质 1.2 流体静力学 1.3 流体运动学和动力学方程 1.4 管道流动 1.5 孔口流动 1.6 瞬变流动
1
第一节 工作介质
一.液压传动介质 提出的要求
可压缩性 粘性 润滑性 安定性 防锈 和抗腐蚀性 抗泡沫性 抗乳化性 洁 净性 相容性 阻燃性
36
（三）通流截面、流量和平均流速
通流截面---流束中所有 流线正交的截面，即与
流体流动方向垂直的横 截面，也叫过流断面。
流量---单位时间内流过 某通流截面的液体体积 称为流量。

q=V/t
平均流速
q AudA

q AudA vA

v=q/A
关于平均流速：由 于液体具有粘性，过 流断面上各点液体的 速度不尽相同。所以， 通常以过流断面上的 平均流速来代替实际 流速。
10
液体在外力作用下流动时，分子间内聚 力的存在使其流动受到牵制，从而沿其 界面产生内摩擦力，这一特性称为液体 的粘性
Ff 内摩擦力 A 液层接触面积
层间切 应力
静止液体不呈现粘性
又称条件粘度。
粘度随温度变化越小，其粘温特性越好。
国产液压油粘度温度曲线
15
第二节
一 静压力及其特性
静止液体在单位面积上所受的法向力称 为静压力
液体静压力有两个重要特性
液体静压力，其方向和该面的内法线方向一 致。这是由于液体质点间的内聚力很小，不 能受拉只能受压。
静止液体内任一点所受的压力在各个方向上 都相等。
18
静压力基本方程的物理意义
z
p p0 gh p0 g(z0 z)
2
3
• 防锈。防止液压元件所用各种金属的锈蚀。
4
5
工作介质的种类
难燃液压油
含水液压液
水—乙二醇液
合成液压液
磷酸酯液
6
几种国产液压油的质量指标
7
一般的液压油的密度
900 kg / m3
8
液体的可压缩性
液体因所受压力增高而发生体积缩小的性质称为 可压缩性。若压力为p0时液体的体积为V0 ,当压力 增加p, 液体的体积减小V，则液体在单位压力 变换下的体积相对变化量为
非恒定流动---只要压力、速度或密度中有一个参数随时 间变化，则为非恒定流动，也称非定常流动。
33
研究静态时---可认为液体作恒定流动 研究动态时---必须按非恒定流动 一维流动---当液体整个作线性流动时。 二维或三维流动---当液体作平面或空间流
动时。 一维流动要求液体截面上各点处的速度矢
文氏管流量计优点：
能量损失小，压头损失约 为测得压头的10％
文氏管流量计缺点：
各部分尺寸都有严格要求， 加工需要精细，因而造价 较高。
p0 h
p
g

z

p0
g

z0

const
z0
z
p 压力能，压力水头
g
z 位能，位置水头
21
物理意义
静止液体内任何一点具有压力能和 位能两种能量形式，且其总和保持 不变。即能量守恒。但两种能量可 以互相转换。
22
帕斯卡定律－－静压传递原理 p1 p2
24
绝对压力、相对压力和真空度之间的关系