广东工业大学：《液压与气压传动》课程教学资源（教案讲义）流体力学基础知识（液体动力学——管道孔口缝隙流动特性）

流体力学基础知识 液体动力学 管道中液流的特性

流体力学基础知识 液体动力学 管道中液流的特性

第1章 流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.4动量方程 ■动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用，用来计算 流动液体作用在限制其流动的固体壁面上的总作用力。 ▣∑F=△（mw)/△t=pq(u2-u1) A(mW）=(mW）-2-(mu)1-2 =(mw）2-2-(mu1- 2u2 =pq△tu2-pq△tu ∑F.gp)

第1章 流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.4 动量方程 n 动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用，用来计算 流动液体作用在限制其流动的固体壁面上的总作用力。 ¨∑F = Δ（m u）/Δt = ρq（u2 - u1） ' ' ' ' 1 2 1 2 2 2 1 1 2 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) mu mu mu mu mu q tu q tu              2 1 ( ) ( ) mu F q u u t       

第章流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.4动量方程 ▣∑F=△(mu)/△t=pq(u2-u1) 口作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流出 控制表面与流入控制表面的液体的动量之差。 口应用动量方程注意：F、是矢量；流动液体作用在固体 壁面上的力与作用在液体上的力大小相等、方向相反

第1章 流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.4 动量方程 ¨∑F = Δ（m u）/Δt = ρq（u2 - u1） ¨ 作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流出 控制表面与流入控制表面的液体的动量之差。 ¨ 应用动量方程注意：F、u是矢量；流动液体作用在固体 壁面上的力与作用在液体上的力大小相等、方向相反

第章流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.4动量方程 例：求液流通过滑阀时，对阀芯的轴向作用力的大小。 图1-14滑阀上的液动力，· F=pq (v2 cos02-vicos01) ·液流有一个力图使阀口关闭的力，这个力称为液动力。 ●F=-F=pqy1c0s0

第1章 流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.4 动量方程 • F = ρq（v2 cosθ2 - v1cosθ1） • 液流有一个力图使阀口关闭的力，这个力称为液动力。 • F ‘=-F =ρqv1cosθ 例：求液流通过滑阀时，对阀芯的轴向作用力的大小

■第章流体力学基础知识 1.4 管道中液流的特性 1.4.1流态、雷诺数 ■由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或 通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必 然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗 一部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失 来表示。 ■压力损失由沿程压力损失和局部压力损失两部分 组成。 ■液流在管道中流动时的压力损失和液流运动状态 有关

§由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或 通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必 然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗 一部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失 来表示。 §压力损失由沿程压力损失和局部压力损失两部分 组成。 §液流在管道中流动时的压力损失和液流运动状态 有关。 第1章 流体力学基础知识 1.4 管道中液流的特性 1.4.1 流态、雷诺数

流态，雷诺数 细16管请实验袋量

流态，雷诺数

通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态。 口层流—一粘性力起主导作用 口紊流—一惯性力起主导作用 口液体的流动状态用雷诺数来判断。 ■雷诺数一Re=Vd/v, ▣V为管内的平均流速 ▣d为管道内径 口为液体的运动粘度 口雷诺数为无量纲数 如果液流的雷诺数相同，它的流动状态亦相同。 ■一般以液体由紊流转变为层流的雷诺数作为判断液体流 态的依据，称为临界雷诺数，记为Recr。当ReRecr,为紊流。 常见液流管道的临界雷诺数见书中表格

n 通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态。 ¨ 层流——粘性力起主导作用 ¨ 紊流——惯性力起主导作用 ¨ 液体的流动状态用雷诺数来判断。 n 雷诺数——Re = V d / ν ， ¨ V 为管内的平均流速 ¨ d 为管道内径 ¨ ν为液体的运动粘度 ¨ 雷诺数为无量纲数 如果液流的雷诺数相同，它的流动状态亦相同。 n 一般以液体由紊流转变为层流的雷诺数作为判断液体流 态的依据，称为临界雷诺数，记为Recr。 当Re＜Recr， 为层流；当Re＞Recr，为紊流。 n 常见液流管道的临界雷诺数见书中表格

·第章流体力学基础知识 1.4管道中液流的特性 1.4.2沿程压力损失 液体在等直径管中流动时因摩擦而产生的损失，称为沿程压力 损失。因液体的流动状态不同沿程压力损失的计算有所区别。 一、层流时的沿程压力损失 1、速度分布 轴向受力平衡： (p1-P2)πr2-t2πrl=0 d△pr 由牛顿内摩擦定律 T=-u dr 12 d△p V=- dr +C 2ul Aul 当r=时，y=0 △P ∴C= APR (R2-r2) Aul Aul (c)流速分布

液体在等直径管中流动时因摩擦而产生的损失，称为沿程压力 损失。因液体的流动状态不同沿程压力损失的计算有所区别。 第1章 流体力学基础知识 1.4 管道中液流的特性 1.4.2 沿程压力损失 轴向受力平衡：   2 1 2 p  p r   2rl  0 1、速度分布 2 dv p r dr l       2 dv p r dr l    由牛顿内摩擦定律 2 4 p v r C l     2 0 4 r R v p C R l      当 时， p1 τ τ p2 r R R 2 2 ( ) 4 p v R r l    一、层流时的沿程压力损失

■第章流体力学基础知识 1.4 管道中液流的特性 1.4.2沿程压力损失 2、流量与平均流速 ●流量 9小d-(Rf2t πd △p 1284l v=9=1πdpd △p ●平均流速 A πd2128l32l 4 3、沿程压力损失 32ul 641pw2 P2= d2 p R。d2d2 二、紊流时的沿程压力损失 △p.=2(11d)pv2/2 除了与雷诺数有关外，还与管道的粗糙度有关

第1章 流体力学基础知识 1.4 管道中液流的特性 1.4.2 沿程压力损失   4 2 2 0 2 4 128 R p d q v dA R r rdr p l l              4 2 2 1 128 32 4 q d p d v p A d l l          l 流量 l 平均流速 2、流量与平均流速 3、沿程压力损失 2 32 lv p d     2 2 64 R 2 2 e l v l v p d d        二、紊流时的沿程压力损失 Δpλ =λ（l /d）ρv 2 /2 λ除了与雷诺数有关外，还与管道的粗糙度有关

·第章流体力学基础知识 1.4管道中液流的特性 1.4.3局部压力损失 ■液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速 的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象， 由此造成的压力损失称为局部压力损失。 □p=5pv2/2 为局部阻力系数，具体数值可查有关手册。 ■液流流过各种阀的局部压力损失可由阀在额定压力下 的压力损失p来换算： ▣p=△p(q/qs)2 整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和 所有的局部压力损失之和。 口∑p=∑P,.+∑PE

n 液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速 的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象， 由此造成的压力损失称为局部压力损失。 ¨Δpξ= ξρv 2 / 2 ξ为局部阻力系数，具体数值可查有关手册。 n 液流流过各种阀的局部压力损失可由阀在额定压力下 的压力损失Δps来换算： ¨Δpξ= Δps(q / qs) 2 n 整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和 所有的局部压力损失之和。 ¨∑Δp = ∑Δpλ + ∑Δpξ 第1章 流体力学基础知识 1.4 管道中液流的特性 1.4.3 局部压力损失