液壓與氣壓傳動第二章流體力學(xué)基礎(chǔ)

1、1.1.可壓縮性可壓縮性 在溫度不變條件下，液壓油的體積將隨壓力的增高而減小的性質(zhì)。體積壓縮系數(shù) :即單位壓力變化下的體積相對變化量01VVp體積變化初始體積壓力變化 油的可壓縮性很小，可以忽略，認(rèn)為液體是不可壓縮的。第二章 流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓油主要物理性質(zhì)液壓油主要物理性質(zhì)2.粘性粘性 (1)(1)粘性的定義粘性的定義 液體在外力作用下流動（或有流動趨勢）時，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子相對運動而產(chǎn)生的一種內(nèi)摩檫力，它使液體各層間的運動速度不等，這種現(xiàn)象叫做液體的粘性。 靜止液體不呈現(xiàn)粘性粘性示意圖v下板固定v上板以u0運動vA點：u = 0 B點：u = u0v兩板之間液流速度逐漸減?。? 2）

2、牛頓內(nèi)摩擦定律）牛頓內(nèi)摩擦定律A AB B式中： Ff 液體流動時，相鄰液體層間的內(nèi)摩擦力 粘性系數(shù)，與液體的種類和溫度有關(guān) A 液層接觸面積 du /dy速度梯度dyduAFf兩液層的速度差兩液層間的距離靜止液體 du0 不呈現(xiàn)粘性 牛頓內(nèi)摩擦定律dyduAFf切應(yīng)力:(3)(3)粘度粘度三種表示方法：2) 運動粘度 單位：Pa.S（帕秒）單位：m2/sdyduAFf1) 動力粘度3) 條件粘度 1）動力粘度dyduAFf單位：單位：帕斯卡.秒（Pa.s） 泊（P）1P=1dyn.s.cm-2 1Pa.s = 10 P = 103cP動力粘度物理意義：動力粘度物理意義：液體在單位速度梯度下流

3、動 時單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力dydudyduAFf/2）運動粘度機械油的牌號：表示這種油在40時以mm2/s為單位的運動粘度的平均值。 例如YAN32中YA是普通液壓油，N32表示40時油的平均運動粘度為32 mm2/s。 運動粘度單位： 1 m2 2/s = 104 St = 106 cSt (=106 mm2/s) 斯(cm2/s) 厘斯(mm2/s) 3)相對粘度(恩氏粘度)21ttEt式中：t1 油流出的時間 t220OC蒸餾水流出時間1005020,EEE 恩氏粘度與運動粘度的換算關(guān)系恩氏粘度與運動粘度的換算關(guān)系610)31. 631. 7(ttEE 通常以通常以20、50、100

4、OC作為標(biāo)準(zhǔn)測定溫度，作為標(biāo)準(zhǔn)測定溫度，記為：記為：200ml=2. 8mm恩氏粘度計(4) (4) 粘度與壓力的關(guān)系粘度與壓力的關(guān)系 壓力對粘度的影響不大，一般情況下，特別是壓力較低時，可不考慮。(5) 粘度與溫度的關(guān)系粘度與溫度的關(guān)系 影響： 大，阻力大，能耗 小，油變稀，泄漏 限制油溫：T，加冷卻器 T，加熱器T p 2 . 2 流體的靜力學(xué) 流體靜力學(xué)是研究平衡流體流體靜力學(xué)是研究平衡流體（包括：流體對地球無相對運動和流體對運動容器無相對運動）的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用。 由于平衡流體之間無相對運動，流體的粘性不起作用。所以，流體靜力學(xué)中所得出的結(jié)論，對于理想流體和粘性流體都

5、適用。理論不需要實驗修正。)(lim0PadAdFAFpA靜壓力（簡稱壓力）：指液體處于相對靜止時，單位面積上所受的法向作用力。 如果法向力均勻地作用在面積上，壓力表示為： 真空度真空度:當(dāng)壓力比當(dāng)?shù)卮髿鈮旱蜁r，流體壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮旱牟钪捣Q為真空度。壓力的表示方法及單位壓力的表示方法及單位以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽橛嬎銟?biāo)準(zhǔn)表示的壓力。也稱為計示壓強、表壓強也稱為計示壓強、表壓強相對壓力：相對壓力：ghp絕對壓力：絕對壓力：ghppa以絕對真空為起點表示的壓力。1. 1. 壓力的表示方法壓力的表示方法絕對壓強絕對壓強= =表壓強表壓強+ +當(dāng)?shù)卮髿鈮寒?dāng)?shù)卮髿鈮罕韷簭姳韷簭? =絕對壓力絕對壓力- -當(dāng)?shù)卮髿?/p>

6、壓當(dāng)?shù)卮髿鈮寒?dāng)ppa 時：絕對壓強絕對壓強= =當(dāng)?shù)卮髿鈮寒?dāng)?shù)卮髿鈮? -真空度真空度真空度真空度= =當(dāng)?shù)卮髿鈮寒?dāng)?shù)卮髿鈮? -絕對壓力絕對壓力當(dāng)ppa 時：絕對真空絕對真空(p=0)當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Ξ?dāng)?shù)卮髿鈮毫y量壓力(表壓力表壓力)亦稱相對壓力相對壓力絕對壓力絕對壓力絕對壓力絕對壓力相對壓力相對壓力,其絕對值稱真空度真空度p壓壓 力力 的的 度度 量量v2 2、 靜壓強的計量單位靜壓強的計量單位（1）壓力單位：壓力單位：Pa（N/m2）、bar 、MPa 1 bar=101 bar=105 5 PaPa0.1 MPa 0.1 MPa （2）液柱高單位：液柱高單位：測壓計常以水或水銀作為工作介

7、質(zhì)，壓力常 以水柱高度（mH2O），或毫米汞柱（mmHg）表示。（3）大氣壓單位：大氣壓單位：以1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（1 atm）為單位表示。1 1 atmatm =1.013 =1.013* *10105 5PaPa=10.33 mH=10.33 mH2 2O O =760 mmHg1bar0.1MPa =760 mmHg1bar0.1MPa二、液體流動的連續(xù)性方程液體流動的連續(xù)性方程連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒規(guī)律在流體力學(xué)中的表現(xiàn)。連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒規(guī)律在流體力學(xué)中的表現(xiàn)。設(shè)：不可壓縮流體在非等斷面管中作定常流動。在定常流動中，流過各截面的不可壓縮液體的流量是相等的，而且液體的平均流速與管道的過流截面

8、積成反比。constAvAvQ2211說明：說明：2.理想液體的伯努利方程理想液體的伯努利方程對理想液體一元定常流的運動微分方程沿流線積分：cudpgz22不可壓縮液體不可壓縮液體cupgz22const2.3.2伯努利方程伯努利方程實際液體總流的伯努利方程實際液體總流的伯努利方程fghvgzpvgzp222222221111適用條件：適用條件：1.1.定常流動定常流動2.2.不可壓縮流動不可壓縮流動4.4.質(zhì)量力只有重力質(zhì)量力只有重力3.3.所取截面為緩變流截面所取截面為緩變流截面 一定質(zhì)量的理想氣體，在狀態(tài)變化的某-穩(wěn)定瞬時，其狀態(tài)應(yīng)滿足下述關(guān)系：理想氣體狀態(tài)方程為理想氣體狀態(tài)方程為 或

9、或 式中， P為絕對壓力(Pa)； V 為氣體容積（m3) 為氣體密度(kg/m3 )； T 為絕對溫度(K)； 為氣體比容(m3 /kg) ， ； 為氣體常數(shù)，干空氣的 ， 水蒸汽的 。一 氣體的靜力學(xué)2.4氣體的流體力學(xué)基礎(chǔ)氣體的流體力學(xué)基礎(chǔ) 氣體從某個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)，稱為狀態(tài)變化，如該變化加上條件限制是等容、等壓、等溫、絕熱變化，如不加條件限制，即為多變過程，接近實際過程。 2、靜止氣體狀態(tài)變化、靜止氣體狀態(tài)變化 2、靜止氣體狀態(tài)變化、靜止氣體狀態(tài)變化2、靜止氣體狀態(tài)變化、靜止氣體狀態(tài)變化或多變過程多變過程 式中， 為多變指數(shù)。 等壓過程等壓過程： 0， = ； 等容過程等容過程： ， ； 等溫過程等溫過程： 1， ； 絕熱過程絕熱過程： 1.4（空氣）， 常數(shù)； 多變過程多變過