液壓與氣動(dòng)技術(shù)-液壓傳動(dòng)和流體力學(xué)基礎(chǔ)

液壓與氣壓

傳動(dòng)技術(shù)液壓傳動(dòng)和流體力學(xué)基礎(chǔ)

一部完整的機(jī)器由原動(dòng)機(jī)部分、傳動(dòng)裝置及控制部分、工作機(jī)部分（含輔助裝置）組成。第一節(jié)液壓傳動(dòng)的工作原理原動(dòng)機(jī)工作機(jī)傳動(dòng)裝置控制部分+→→如電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等完成機(jī)器工作任務(wù)的直接工作部分，如車床的刀架、汽車的車輪等由于原動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速變化范圍有限，為了適應(yīng)工作機(jī)的工作力和工作速度變化范圍變化較寬，以及性能的要求，在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間設(shè)置了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。一液壓傳動(dòng)的基本概念機(jī)械傳動(dòng)：通過齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等機(jī)械零件直接把動(dòng)力傳送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳遞方式。

傳動(dòng)裝置用來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，通常分為機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和流體傳動(dòng)。電氣傳動(dòng)：利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞或控制動(dòng)力的傳動(dòng)方式。流體傳動(dòng)：以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動(dòng)。它包括液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)。一液壓傳動(dòng)的基本概念液體流體氣體即液壓液，幾乎不可壓縮，相應(yīng)的系統(tǒng)稱為液壓系統(tǒng)即壓縮氣體，具有較大的可壓縮性，相應(yīng)的系統(tǒng)稱為氣動(dòng)系統(tǒng)液體傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)進(jìn)行能量（動(dòng)力）傳遞的傳動(dòng)方式。液體傳動(dòng)分為液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種形式。液力傳動(dòng)主要是利用液體的動(dòng)能來傳遞能量；而液壓傳動(dòng)則是利用液體的壓力能來傳遞能量。

流體傳動(dòng)：一液壓傳動(dòng)的基本概念

二液壓傳動(dòng)的工作原理

以液壓千斤頂為例，介紹液壓傳動(dòng)的工作原理。

二液壓傳動(dòng)的工作原理特點(diǎn)（1）用具有一定壓力的液體來傳動(dòng)（2）傳動(dòng)過程中必須經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換（3）傳動(dòng)必須在密封容器內(nèi)進(jìn)行，而且容積要發(fā)生變化

二液壓傳動(dòng)的工作原理

液壓傳動(dòng)是以密閉系統(tǒng)內(nèi)液體（液壓油）的壓力能來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)形式，其過程是先將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為便于輸送的液體的壓力能，再將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而對外作功。

二液壓傳動(dòng)的工作原理

第二節(jié)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成其元件的總體布局機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理油路—圖示、左位、右位換向—換向閥調(diào)速—節(jié)流閥調(diào)壓—溢流閥機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)液壓缸：帶動(dòng)工作臺(tái)（圖中未示出）左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)油箱：儲(chǔ)存液壓液液壓泵：由電動(dòng)機(jī)（圖中未示出）驅(qū)動(dòng)換向閥：改變工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向過濾器：去除雜質(zhì)開停閥：起開停作用機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)換向閥：向右開停閥：向左機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)

開大節(jié)流閥，進(jìn)入液壓缸的油液就多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度就快；反之，工作臺(tái)的移動(dòng)速度就慢。節(jié)流閥：調(diào)節(jié)輸入液壓缸油液的流量機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)溢流閥：將多余的油液排回油箱

當(dāng)油管中的油液對溢流閥鋼球的作用力等于或略大于溢流閥中彈簧的預(yù)緊力時(shí)，油液就能頂開溢流閥中的鋼球流回油箱。機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)泵的卸載

當(dāng)開停閥推到右極限位置時(shí)，油液經(jīng)開停閥和油管直接排回油箱，泵出口壓力降為零，工作臺(tái)停止不動(dòng)。

主要包括能源裝置、執(zhí)行元件、控制調(diào)節(jié)元件、輔助元件等四部分。以機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)為例。一、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成1.動(dòng)力元件（裝置）：一、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成

把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。

如液壓系統(tǒng)中的液壓泵，向系統(tǒng)提供壓力油。2.執(zhí)行元件：

把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的元件。

如作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。一、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成3.控制調(diào)節(jié)元件：

對系統(tǒng)中油液壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制的元件。

如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥等。一、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成4.輔助元件：

系統(tǒng)中除上述三部分以外的其它元件。

如油箱、過濾器、油管等。一、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成系統(tǒng)

以上這些部分的不同組合，就構(gòu)成了不同功能的液壓系統(tǒng)。一、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成

使用國家標(biāo)準(zhǔn)的“液壓與氣動(dòng)”圖形符號(hào)，簡單明了，容易繪制。（見附錄）

左圖是一種半結(jié)構(gòu)的工作原理圖，直觀性強(qiáng)，容易理解，但繪制較麻煩。二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)圖形符號(hào)

只表示元件功能，不表示元件結(jié)構(gòu)和參數(shù)，簡單明了,易于繪制。如：油箱（四處）液壓缸二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)圖形符號(hào)如：液壓泵過濾器（氣壓泵三角形不涂黑）（形象）二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)圖形符號(hào)溢流閥節(jié)流閥（中間窄，表示節(jié)流；有箭頭表示可調(diào)節(jié)，無箭頭表示不可調(diào)節(jié)）（形象）如：二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)圖形符號(hào)換向閥（X位X通：方框表示位置，有二位、三位；各口表示通路，有二、三、四、五通）如：二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)圖形符號(hào)學(xué)習(xí)重點(diǎn)，邊學(xué)邊記要求二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)三、系統(tǒng)元件的總體布局

液壓系統(tǒng)元件的總體布局分為四部分，即執(zhí)行元件、液壓油箱、液壓泵裝置和液壓控制調(diào)節(jié)裝置。液壓油箱裝有空氣濾清器、過濾器、液面指示器和清洗孔等。液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)器及聯(lián)軸器等。液壓控制調(diào)節(jié)裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各種閥類元件及其聯(lián)接體。除執(zhí)行元件外，液壓系統(tǒng)元件的連接形式有集中式（液壓站）和分散式。三、系統(tǒng)元件的總體布局1、集中式（液壓站）

將液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立于主設(shè)備之外，單獨(dú)設(shè)置一個(gè)液壓站2、分散式將液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在主設(shè)備的各處。

第三節(jié)液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生出更大的動(dòng)力，即在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊；一、液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)2.液壓裝置容易做到對速度的無級調(diào)節(jié)，而且調(diào)速范圍大，對速度的調(diào)節(jié)還可以在工作過程中進(jìn)行；3.液壓裝置工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向；優(yōu)點(diǎn)4.液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，能實(shí)現(xiàn)自潤滑，使用壽命長；一、液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)5.液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以很方便地對液體的流動(dòng)方向、壓力和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，并能很容易地和電氣、電子控制或氣壓傳動(dòng)控制結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和操作；6.液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。優(yōu)點(diǎn)

第三節(jié)液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），不易保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。二、液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)2.對油溫變化比較敏感，工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，不宜在很高或很低的溫度條件下工作。3.為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，造價(jià)較貴，對工作介質(zhì)的污染比較敏感。缺點(diǎn)

第三節(jié)液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)4.液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因。第四節(jié)液壓油

必要性：由于液壓傳動(dòng)是以液體的工作介質(zhì)來進(jìn)行能量傳遞的，學(xué)習(xí)本節(jié)知識(shí)有助于正確理解液壓傳動(dòng)的原理、規(guī)律,掌握液壓傳動(dòng)技術(shù)。一、液壓油的用途和種類1、液壓油的用途

(1)傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力。

(2)潤滑。

(3)密封。

(4)冷卻。第四節(jié)液壓油一、液壓油的用途和種類第四節(jié)液壓油2、液壓油的種類

主要分為二大類型：礦物油系液壓油耐火性液壓油二、液壓油的主要性質(zhì)

其性質(zhì)包括物理和化學(xué)的二個(gè)方面，有許多種。這些性質(zhì)可在有關(guān)資料中查到。液壓傳動(dòng)中涉及到的液壓油最主要的性質(zhì)是粘性和可壓縮性。尤其是粘性，它直接影響系統(tǒng)的工作性能.傳動(dòng)效率，可壓縮性只是高壓的情況下才是重要的。二、液壓油的主要性質(zhì)1、密度

單位體積液體的質(zhì)量稱為該液體的密度，即礦物油系工業(yè)液壓油，密度約0.85～0.95，W/O型密度約0.92～0.94；O/W型密度約1.05～1.1。其密度越大，泵吸入性越差。二、液壓油的主要性質(zhì)2、可壓縮性

液體受壓力作用而發(fā)生體積減小的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性。

對于礦物油，其可壓縮性約比鋼大100-150倍，對一般液壓系統(tǒng)其可壓縮性可忽略。二、液壓油的主要性質(zhì)3、粘性1）粘性的定義

液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子間的相對運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這一特性稱為液體的粘性。二、液壓油的主要性質(zhì)2）粘性的度量

液體粘性的大小用粘度表示。常用的粘度有三種，即動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和相對粘度。圖1-11液體的粘性示意圖二、液壓油的主要性質(zhì)（１）動(dòng)力粘度二、液壓油的主要性質(zhì)

動(dòng)力粘度的物理意義是：液體在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)，接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力。

動(dòng)力粘度的法定計(jì)量單位為Pa·s（帕·秒，N·s/m2）。（１）動(dòng)力粘度二、液壓油的主要性質(zhì)(2)運(yùn)動(dòng)粘度

在相同溫度下，液體的動(dòng)力粘度和它的密度的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度二、液壓油的主要性質(zhì)(2)運(yùn)動(dòng)粘度

運(yùn)動(dòng)粘度的計(jì)量單位是m2/s，常用單位為St（斯）和cSt（厘斯）

1m2/s=106mm2/s=106cSt

液壓油的牌號(hào)，采用液壓油在40℃溫度下運(yùn)動(dòng)粘度平均cSt(厘斯)值來標(biāo)號(hào)。如某一種牌號(hào)L-HL22普通液壓油，是指其在40℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度平均值為22cSt。二、液壓油的主要性質(zhì)（3）相對粘度

相對粘度又稱條件粘度。

恩氏粘度用恩氏粘度計(jì)測定，將被測油放在一個(gè)特制的容器里（恩氏粘度計(jì)），加熱至t℃后，由容器底部一個(gè)Φ2.8mm的孔流出，測量出200cm3體積的油液流盡所需時(shí)間t1，與流出同樣體積的20℃的蒸餾水所需時(shí)間t2之比值就是該油在溫度t℃時(shí)的恩氏粘度。二、液壓油的主要性質(zhì)（3）相對粘度二、液壓油的主要性質(zhì)(4)恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度之間換算

經(jīng)驗(yàn)公式為

二、液壓油的主要性質(zhì)3）粘度和壓力的關(guān)系

壓力增大時(shí)，液壓油粘度增大。在一般液壓系統(tǒng)使用的壓力范圍內(nèi)，液壓油粘度隨壓力增大的數(shù)值很小，可以忽略不計(jì)。二、液壓油的主要性質(zhì)4）粘度和溫度的關(guān)系液壓油粘度對溫度的變化十分敏感，這種油的粘度隨溫度變化的性質(zhì)，稱為粘溫特性。圖1-12幾種國產(chǎn)液壓油的粘度—溫度曲線粘度和溫度的關(guān)系1、對液壓油的基本要求液壓傳動(dòng)用油一般應(yīng)滿足如下要求：（1）合適的粘度和良好的粘溫特性。（2）有良好的潤滑性能，腐蝕性小，抗銹性好。（3）質(zhì)地純凈，雜質(zhì)少。（4）對金屬和密封件有良好的相容性。三、對液壓油的基本要求和選用三、對液壓油的基本要求和選用（5）氧化穩(wěn)定性好，長期工作不易變質(zhì)。（6）抗泡沫性和抗乳化性好。（7）體積膨脹系數(shù)小，比熱容大。（8）燃點(diǎn)高，凝點(diǎn)低。（9）對人體無害，成本低。1、對液壓油的基本要求三、對液壓油的基本要求和選用2、液壓油的選擇液壓油的選擇，首先是油液品種的選擇。液壓油的品種確定之后，接著就是選擇油的粘度等級。三、對液壓油的基本要求和選用在選擇粘度時(shí)應(yīng)注意以下幾方面的情況：

1）根據(jù)工作機(jī)械的不同要求選用

2）根據(jù)液壓泵的類型選用

3）根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力選用

4）根據(jù)液壓系統(tǒng)的環(huán)境溫度選用

5）根據(jù)工作部件的運(yùn)動(dòng)速度選用2、液壓油的選擇第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)

流體靜力學(xué)主要是討論流體靜止時(shí)的平衡規(guī)律以及這些規(guī)律的應(yīng)用。“流體靜止”指的是流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間沒有相對運(yùn)動(dòng)，不呈現(xiàn)粘性而言。第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)一、流體靜壓力及其特性

1.壓力的定義

靜壓力:是指液體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),其單位面積上所受的法向作用力。若包含液體某點(diǎn)的微小面積ΔA上所作用的法向力為ΔF，則該點(diǎn)的靜壓力p定義為：

若法向力F均勻地作用在面積A上，則壓力可表示為:第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)2.壓力的表示方法及單位一、流體靜壓力及其特性

相對壓力（表壓力）:

以大氣壓力為基準(zhǔn)，測量所得的壓力是高于大氣壓的部分絕對壓力:

以絕對零壓為基準(zhǔn)測得的壓力絕對壓力=相對壓力+大氣壓力第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)2.壓力的表示方法及單位一、流體靜壓力及其特性

真空度:

絕對壓力小于大氣壓時(shí),相對壓力負(fù)值部分叫做真空度。即真空度=大氣壓-絕對壓力=-(絕對壓力-大氣壓)第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)2.壓力的表示方法及單位一、流體靜壓力及其特性

如左圖，當(dāng)以大氣壓為基準(zhǔn)計(jì)算壓力時(shí)，基準(zhǔn)以上的正值是表壓力，基準(zhǔn)以下的負(fù)值就是真空度。第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)2.壓力的表示方法及單位一、流體靜壓力及其特性

法定單位:牛頓/米2(N/m2)即帕（Pa）

1MPa=106Pa單位換算:1工程大氣壓（at）=1公斤力/厘米2

（kgf/m2）≈105帕

=0.1MPa1米水柱（mH20）=9.8×103Pa1毫米汞柱（mmHg）=1.33×102Pa第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)一、流體靜壓力及其特性

3.液體的靜壓力特性液體的靜壓力具有兩個(gè)重要特性：（1)液體靜壓力的方向總是作用面的內(nèi)法線方向。（2)靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)的液體靜壓力在各個(gè)方向上都相等。第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)二、流體靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用

液體靜壓力基本方程:反映了在重力作用下靜止液體中的壓力分布規(guī)律。

p是靜止液體中深度為h處的任意點(diǎn)上的壓力,p0為液面上的壓力，若液面為與大氣接觸的表面，則p0等于大氣壓p。1、流體靜力學(xué)基本方程

第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)二、流體靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用

(1)靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)處的壓力由兩部分組成，一部分是液面上的壓力p0，另一部分是ρg與該點(diǎn)離液面深度h的乘積。

(2)同一容器中同一液體內(nèi)的靜壓力隨液體深度h的增加而線性地增加。

(3)連通器內(nèi)同一液體中深度h相同的各點(diǎn)壓力都相等。由壓力相等的點(diǎn)組成的面稱為等壓面。重力作用下靜止液體中的等壓面是一個(gè)水平面。1、流體靜力學(xué)基本方程

第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)2、靜力學(xué)基本方程的物理意義二、流體靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用

靜止液體中單位質(zhì)量液體的壓力能和位能可以互相轉(zhuǎn)換，但各點(diǎn)的總能量保持不變，即能量守恒，這就是靜力學(xué)基本方程式中包含的物理意義。

第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)二、流體靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用

3、靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用【例1-1】如圖所示，容器內(nèi)盛有油液。已知油的密度ρ=900kg/m3，活塞上的作用力F=1000N，活塞的面積A=1×10-3m2，假設(shè)活塞的重量忽略不計(jì)。問活塞下方深度為h=0.5m處的壓力等于多少？第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)二、流體靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用

3、靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用解活塞與液體接觸面上的壓力均勻分布，有

根據(jù)靜力學(xué)基本方程式，深度為h處的液體壓力為第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)三、帕斯卡原理

在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時(shí)傳到液體內(nèi)部所有各點(diǎn)。這就是靜壓傳遞原理或稱帕斯卡原理。即液壓系統(tǒng)中的壓力是由外界負(fù)載決定的，而與流入的流體多少無關(guān)。

第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)三、帕斯卡原理【例1-2】圖1-17所示為相互連通的兩個(gè)液壓缸，已知大缸內(nèi)徑D=100mm，小缸內(nèi)徑d=20mm，大活塞上放一質(zhì)量為5000kg的物體。問:在小活塞上所加的力F有多大才能使大活塞頂起重物？第五節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)三、帕斯卡原理解物體的重力為

G=mg=5000kg×9.8m/s2

=49000kg·m/s2=49000N

根據(jù)帕斯卡原理，因?yàn)橥饬Ξa(chǎn)生的壓力在兩缸中均相等，即第六節(jié)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

本節(jié)主要討論液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,即討論作用在液體上的力與液體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系以及能量關(guān)系。一、基本概念1、理想液體和定常流動(dòng)1）理想液體:既不可壓縮又無粘性的液體2）定常流動(dòng)：液體流動(dòng)時(shí)，若液體中任何一點(diǎn)的壓力、速度和密度都不隨時(shí)間而變化，則這種流動(dòng)就稱為定常流動(dòng)(恒定流動(dòng)或非時(shí)變流動(dòng))。3）非定常流動(dòng)：只要壓力、速度和密度中有一個(gè)隨時(shí)間而變化，液體就是作非定常流動(dòng)(非恒定流動(dòng)或時(shí)變流動(dòng))。圖1-18定常流動(dòng)和非定常流動(dòng)

一、基本概念1、理想液體和定常流動(dòng)一、基本概念2、流線和通流截面1）流線：是表示某一瞬時(shí)液流中各處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一條條曲線，在此瞬時(shí)，流線上各質(zhì)點(diǎn)速度方向與該線相切，流線只能是一條光滑的曲線。2）通流截面：流束中與所有流線正交的截面稱為通流截面，截面上每點(diǎn)處的流動(dòng)速度都垂直于這個(gè)面。液體在管道中流動(dòng)時(shí)存在兩種不同狀態(tài)，即層流和紊流，可通過實(shí)驗(yàn)觀察，如圖1-19所示。圖1-19層流和紊流實(shí)驗(yàn)

一、基本概念3、層流、紊流和雷諾數(shù)一、基本概念1）層流：在液體運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果質(zhì)點(diǎn)沒有橫向脈動(dòng)，不引起液體質(zhì)點(diǎn)混雜，而是層次分明，能夠維持安定的流束狀態(tài)的流動(dòng)。2）紊流：如果液體流動(dòng)時(shí)質(zhì)點(diǎn)具有脈動(dòng)速度，引起流層間質(zhì)點(diǎn)相互錯(cuò)雜交換的流動(dòng)。3、層流、紊流和雷諾數(shù)3、層流、紊流和雷諾數(shù)一、基本概念3）雷諾數(shù)：由平均流速、管徑d、液體的運(yùn)動(dòng)粘度所組成的一個(gè)無量綱純數(shù)，用Re表示。

當(dāng)液流的雷諾數(shù)Re小于臨界雷諾數(shù)時(shí)，液流為層流；反之為紊流。一、基本概念4、流量和平均流速1）流量:單位時(shí)間內(nèi)流過某通流截面的流體體積

單位:米3/秒(m3/s)

常用單位：升/分（L/min）2）通流截面上的平均流速:一、基本概念4、流量和平均流速

流動(dòng)液體中的壓力和能量:由于存在運(yùn)動(dòng)，所以理想流體流動(dòng)時(shí)除了具有壓力能與位能外，還具有動(dòng)能。即流動(dòng)理想流體具有壓力能，位能和動(dòng)能三種能量形式單位重量的壓力能:

單位重量的位能:Z單位重量的動(dòng)能:質(zhì)量守恒定律在流動(dòng)液體情況下的具體應(yīng)用不可壓縮流體作定常流動(dòng)時(shí)，通過流管任一通流截面的流量相等，當(dāng)流量一定時(shí)，流速和通流截面面積成反比。

二、連續(xù)性方程二、連續(xù)性方程【例1-3】已知，圖1-21所示中，小活塞的面積A1=10cm2，大活塞的面積A2=100cm2，管道的截面積A3=2cm2。小活塞以υ1=1m/min的速度向下移動(dòng)時(shí)，求大活塞上升的速度υ2，管道中液體的流速υ3。二、連續(xù)性方程解由連續(xù)性方程有

圖1-22伯努利方程

三、伯努利方程(能量方程)能量守恒定律在流動(dòng)液體中的表達(dá)形式三、伯努利方程(能量方程)1、理想液體的伯努利方程物理意義：在密閉管道內(nèi)作定常流動(dòng)的理想液體，具有三各形式的能量，即壓力能、位能和動(dòng)能，在沿管道流動(dòng)的過程中，三種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，但在任一截面處，其能量的總和為一常數(shù)。

由于方程中的每一項(xiàng)均以長度為量綱，所以亦分別稱為壓力水頭，位置水頭和速度水頭

靜壓力基本方程是伯努利方程的特例2、實(shí)際液體的伯努利方程三、伯努利方程(能量方程)α:動(dòng)能修正系數(shù),為截面上單位時(shí)間內(nèi)流過液體所具有的實(shí)際動(dòng)能，與按截面上平均流速計(jì)算的動(dòng)能之比（層流時(shí)α=2，紊流時(shí)α=1）

為單位質(zhì)量液體從截面Ａ1流到截