液压流体力学.ppt
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1、,流体力学基础,工作介质,密度,可压缩性,体积弹性模量,单位体积的变化对应压力的变化,可压缩率,可压缩性与温度有关、与混入的气体的量有关,粘性,动力粘度,单位面积上的内摩擦力牛顿内摩擦定律,如果动力粘度仅和液体的种类有关,与速度梯度无关,这种液体称为牛顿液体,运动粘度 粘度-温度特性 粘度指数 90,流体静力学,两个重要性质 静压力垂直于承压面,方向与内法线方向一致; 静止液体内任意点所受的压力在各个方向上相等。,任意一点A,其压力:,静力学方程的基本形式:能量有两种形式(位能+压力能),并满足能量守恒。,压力表示法:,教材例题 帕斯卡原理 静压对固定壁面作用力,第三节 流体运动学与动力学 流
2、体运动学:研究流体的运动规律 流体动力学:研究作用于流体上的力与流体运动之间的关系。 F=ma (经典牛顿力学),常用的三个基本方程 : 流体连续方程 能量方程 动量方程 V5m/s 气体和液体的三个基本方程相同,基本概念,理想流体:即无粘性又不可压缩的假想液体称为理想流体 恒流动:流体流动时,其中任何一点的压力、速度、密度都不随时间变化,这种流动称为恒定流动。 一维流动:整个液体作线形流动,称为一维流动(不常见,通常把封闭容器内的流动当一维流体处理) 。作平面流动,称为二维流动。 整个液体作空间流动,称为三维流动。,流线、流管、流束,流线:是流场中的一条曲线,在该曲线上的质点切线一致。 流线
3、代表某一时刻一群流体质点的流速方向。非恒定流动,流线形状随时间变化。 恒定流动,流线不随时间变化。 流管:在流场中画不属于流线的封闭曲线,在该封闭曲线上的每一点作流线,则由这组流线组成的表面称为流管。 流束:流管内的流线群称为流束。 流线不会相交,故流管内的流线不能穿越流管到达外部。,通流截面、流量、平均流速,通流截面:流束中与所有流线正交的截面为通流截面。 截面上每点处的流动速度都垂直于这个面。,流量:单位时间内流过某通流截面的液体体积为 q q= L/min (升/分) 平均流速,dq=udA,(通过截面的方程求得平均速度),V=,连续方程,流量连续方程 (物质守恒定律) 即质量守恒转化为
4、理想液体作恒定流动时的体积守恒。 不可在缩,两边积分,q=VA=constant,能量方程,受力分析 理想流体流束能量方程 推广到实际流体能量方程 理想流体 不可压缩 粘度为零 一维流动 u=u(s);p=p(s),gdsdA,理想流体 流束 一维流动,压力 重力 惯性力,能量方程,能量方程,又称伯努利方程,能量守恒定律 微分方程 1)在流束两端截面上的压力 2)重力 3) 小微元体的惯性力,-,理想流体的运动微分方程,根据牛顿第二定律:,理想流体的伯努利方程,理想流体的能量方程,沿流束从截面1到截面2积分:,理想流体微小流束、作恒定流动的能量方程或伯努利方程 物理意义:理想流体作恒定流动时,
5、总能量=压力能+位能+动能,且这三种能量可以互相转换,三者之和为常值。,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:,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。 把截面分成微形流束,并对整个截面积分得实际流体的能量方程。,一般情况上述方程很难得到解析解,为此引入假设: 缓变流动 在通流截面上除重力外无其他质量力; 故可用静压力相同的分布规律 用平均流速替代实际分布速度,并引入动能系数:,用平均能耗替代分布能耗,等效计算:,实际流体的能量方程为:,公式中P和Z应为通流截面的同一点的参数,一般定义为在轴心
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