第2章 流体力学基础（二）（讲义）-《液压与气压传动》同步教学（高等教育出版社）

课题 设计液压千斤顶——流体力学基础知识（二） 课时 2课时（90 min） 教学目标 知识技能目标： 1． 掌握液体流动时的压力损失 2． 了解液压冲击和气穴现象 思政育人目标： 培养学生严谨的学习作风 教学重难点 教学重点：液体流动时的压力损失和气穴现象 教学难点：如何减小液压传动系统压力损失 教学方法 问答法、讨论法、讲授法 教学用具 电脑、投影仪、多媒体课件、教材 教学设计 第1节课： 课前任务→考勤（2 min）→任务导入（8 min）→传授新知（35 min） 第2节课：背景导入（5 min）→传授新知（22 min）→知识拓展（5 min）→探索训练（8 min）→课堂小结（3 min）→作业布置（2 min） 教学过程 主要教学内容及步骤 设计意图 第一节课 课前任务 · 【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务 什么是液体压力损失？是什么原因导致液压油流动时的压力损失了？ · 【学生】完成课前任务 通过课前的预热，让学生了解本次课所学课程的大概内容，激发学生的学习欲望 考勤 （2 min） · 【教师】使用文旌课堂APP，让学生登录签到 · 【学生】使用文旌课堂APP签到 培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况 任务导入 （8 min） · 【教师】提问：由哪些原因造成液体流动时的压力损失，并随机邀请学生回答 · 【学生】聆听、思考、回答 · 【教师】总结学生的回答 实际液体在管道中流动时，因其具有黏性而产生摩擦力，为了克服黏性摩擦阻力，液体流动时要损耗一部分能量。另外，液体在流动时会因管道尺寸或形状变化而产生撞击和出现漩涡，也会造成能量损失。这种造成液体能量损失，阻碍液体流动的阻力称为液阻。由于管道中流量不变，因此液体的能量损耗表现为压力损失。损耗的能量转变为热量，使液压传动系统的温度升高，影响系统的工作性能，因此，在设计液压传动系统时，应尽量减小压力损失。 通过互动导入，引导学生思考，调动学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣 传授新知 （35 min） · 【学生】聆听、理解、记忆 三、液体流动时的压力损失 压力损失分为沿程压力损失和局部压力损失两种。 1. 沿程压力损失 沿程压力损失是指液体在等径直管中流动时，因其黏性摩擦而产生的压力损失。沿程压力损失与管道的长度、内径和液体的流速、黏度、流动状态有关。液体在圆管中的层流流动是液压传动中最常见的现象。 1） 层流时的沿程压力损失 层流时液体质点做有规律的流动，沿程压力损失为： ......（详见教材） · 【教师】提示学生注意式（1-35）中的沿程阻力系数的取值 的理论值为，但考虑到实际流动时还存在温度变化及管道变形等问题，因此液体在金属管道中做层流流动时，一般取，在橡胶软管中流动时则取。 · 【学生】聆听、理解、记忆 2）紊流时的沿程压力损失 液体在等径直管中做紊流流动时，其沿程压力损失的计算公式与层流时相同，但紊流是一种很复杂的流动，需要按具体情况来确定。一般来讲，紊流时的沿程阻力系数可根据Re的取值，用下列经验公式计算，即： 管壁表面粗糙度的值与制造工艺有关，计算时可参考表1-8（详见教材）。 · 【教师】提示学生注意 计算沿程压力损失时，必须先判别液体流动状态。 · 【学生】聆听、理解、记忆 2．局部压力损失 局部压力损失是指液体流经阀口、弯管、通流截面变化等局部阻力区域所引起的压力损失。 ......（详见教材） 局部压力损失与液流的动能有直接关系，一般可表示为 · 【教师】提示学生注意 由于液体流经局部阻力区域的流动情况非常复杂，所以局部阻力系数的值仅在少数场合可以采用理论推导的方法求得，一般都必须通过实验来确定。其具体数值可查阅相关液压工程手册。 · 【学生】聆听、理解、记忆 3．管路中的总压力损失 液压传动系统管路中的总压力损失等于所有沿程压力损失和局部压力损失之和，即 ......（详见教材） · 【教师】描述问题 设计液压传动系统时，弯头应该多用还是少用？ · 【学生】思考、理解、回答 · 【教师】总结学生的回答 通常情况下，液压传动系统的管路并不长，所以沿程压力损失比较小，而阀等元件的局部压力损失却较大。因此管路总压力损失一般以局部损失为主。速度越高压力损失就越大，因此，为了减少管路系统中的压力损失，管道中液体的流速不宜过高，设计时应适当增大管径。另外，为了减少压力损失，应合理选用液压油的黏度，尽量采用内壁光滑的管道，尽量避免管道内径的突然变化，少用弯头。 通过老师的讲解，使学生掌握液体流动时的压力损失 第二节课 背景导入 （5 min） · 【教师】讲述背景知识 在液压传动系统中，液压冲击和气穴现