1.4 流体动力学基础（课件）-高二《液压与气压传动》同步精品课堂

液压与气压传动 1.4 流体动力学基础 第一章 液压传动基础 1 液体的流态与雷诺数 2 流体力学三大方程 目 录 本节课内容 www.515ppt.com 1.层流： 流体分层流动，相邻两层流体间只作相对滑动，流层间没有横向混杂。 2.紊流： 当流体流速超过某一数值时，流体不再保持分层流动，而可能向各个方向运动，有垂直于管轴方向的分速度，各流层将混淆起来，并有可能出现涡旋，这种流动状态叫紊流。 流体作紊流时所消耗的能量比层流多，液体流动时究竟是层流还是紊流须用雷诺数来判别。 第一章 4、流体动力学基础 前一种状态称为层流，在层流时，液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线；后一种状态为紊流，在紊流时，液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在着剧烈的横向运动。如图所示，图（a）为层流；图（b）层流状态受到破坏，液流开始紊乱；图（c）表明液体流动为紊流。 （a） （b） （c） 液流状态  流态的判据——雷诺数  雷诺数：液体的流动状态与液流速度v、管径d和液体的运动粘度ν有关。以上三个参数组成的一个无量纲数就称为雷诺数。  流态的判断 Re＜Re临 时，层流 Re＞Re临 时，紊流 光滑金属管的临界雷偌数 Re临=2000-2320 流体动力学基础 一、基本概念 理想液体: 实际液体: 既可压缩又有黏性的液体 稳定流动：液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化（又称定常流动）。 非稳定流动: 如果液体流动时在压力、速度和密度中有一个量随时间变化。 既不可压缩又无黏性的液体 非稳定流动 稳定流动 迹线：流体质点在一段时间内运动轨迹 流线：某一瞬时，在流动液体流场内作的一条空间曲线，该曲线上流体质点所具有的速度方向与曲线在该点的切线方向一致。 流管和流束：在流场中作一封闭曲线，通过这样的封闭曲线上各点的流线所构成的管状表面称为流管，流管内的流线群称为流束。 有效断面:和断面上各点速度相垂直的横断面，称该面为有效断面，也叫通流截面。 流量:单位时间内流过某通流截面的流体体积 法定单位: 米3/秒(m3/s) 工程中常用升/分（L/min） 通流截面上的平均流速: 二、连续性方程 在一般工作状态下(稳定流动)，液体基本上是不可压缩的；液体又是连续的，不可能有间隙存在，根据物质不变定律，液体在管内既不可能增多，也不可能减少，所以它在单位时间内流过管道每一截面的液体质量一定是相等的。 连续性方程式从流动液体质量守恒定律中演化而来。 在流体作稳定流动的流场中任取一流管，其两端通流截面面积为 A1，A2。如图所示 若 则 可压缩性流体稳定流动时的连续方程 （质量流量），适用于气体、液体。 不可压缩性流体稳定流动 时的连续方程（体积流量） 适用于液体。 由于两流通截面是任意选取的，故有 q=VA=常数 这就是液流的流量连续性方程，它说明在稳定流动中，通过流管各截面的不可压缩液体的流量是相等的。 三、伯努利方程（小组双抽汇报） 伯努利方程是流体动力学的基本定律，它说明了理想流体在管道中作稳定流动时，流体中某点的压力p、流速v和高度h三个量之间的关系. 下面用功能原理导出伯努利方程。 如图所示，我们研究管道中一段流体的运动。设在某一时刻，这段流体在a1a2位置，经过极短时间t后，这段流体达到b1b2位置 v1 v2 p2 S2 p2 S2 h1 h2 a1 b1 a2 b2 因为时间t极短，所以a1b1和a2b2是两段极短的位移，在每段极短的位移中，压力p、截面积A和流速v都可看作不变。设p1、A1、v1和p2、A2、v2分别是a1b1与a2b2处流体的压力、截面积和流速 v1 v2 p2 S2 p2 S2 h1 h2 a1 b1 a2 b2 动能： 势能： 压力能： v1 v2 p2 S2 p2 S2 z1 z2 a1 b1 a2 b2 根据能量守恒定律 动能 势能 压力能 若等式两边同除以m 和g，得 理想液体的伯努利方程 伯努利方程的物理意义为：在密封管道内作定常流动的理想液体在任意一个通流断面上具有三种形成的能量，即压力能、势能和动能。三种能量的总和是一个恒定的常量，而且三种能量之间是可以相互转换的，即在不同的通流断面上，同一种能量的值会是不同的，但各断面上的总能量值都