第2章 流体力学基础2010

1、 流体力学基础流体力学基础潍坊学院机电工程学院主讲 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏VmgVmg机电工程学院 张鹏VVp1pVVK1机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏dydudyduAFdyduAF/机电工程学院 张鹏dydudyduAFdyduAF/机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏21ttEt200ml=2. 8mm恩氏粘度计恩氏粘度计机电工程学院 张鹏smEE/10)31. 631. 7(26机电工程学院 张鹏100)(2121EEcEbEaE机电工程学院 张鹏)1 (0cpp机电工程学院 张鹏几种国产油液粘温图几种国产油液粘温图机电工程学院 张鹏机电工程学

2、院 张鹏机电工程学院 张鹏磷酸脂液压油 使用范围可达-54135。抗燃性好，氧化安定性和润滑性都很好。缺点是与多种密封材料的相容性很差，有一定的毒性。水乙二醇液压油 由水、乙二醇和添加剂组成，蒸馏水占3555，因而抗燃性好。凝固点低，达-50，粘度指数高（130170），为牛顿流体。缺点是能使油漆涂料变软。但对一般密封材料无影响。乳化液 由水、基础油和各种添加剂组成。分水包油乳化液和油包水乳化液，前者含水量达9095，后者含水量大40。机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏 研究内容： 研究液体处于静止状态

3、的力学规律和这些规律的实际应用。 静止液体： 指液体内部质点之间没有相对运动，至于液体整体完全可以象刚体一样做各种运动。机电工程学院 张鹏AFAplim0AFp 机电工程学院 张鹏Ap0机电工程学院 张鹏Gpp0dAhhAp0z0机电工程学院 张鹏 压力p0可通过下述三种方式使液面产生： 通过固体壁面(如活塞)使液面产生压力； 通过气体使液面产生压力； 通过不同质的液体使液面产生压力。机电工程学院 张鹏czgpzgp00gphAzp0z0机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏 F h机电工程学院 张鹏提示：该题要利用等压面的概念。提示：该题要利用等压面的概念。

4、 U形管侧压计内装有水银，形管侧压计内装有水银，U形管左端与装有水的容器相通，右端开口与形管左端与装有水的容器相通，右端开口与大气相通。已知：大气相通。已知：h=20，h1=30，水银密度为，水银密度为13.6103 kg/m3，计算，计算A点的相对压力和绝对压力。点的相对压力和绝对压力。 机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏442122DGDF)(19604900010020222122NGDDF机电工程学院 张鹏24DppAF机电工程学院 张鹏dFx=dFcos=pdAcos=plrcosdpAplrdplrdFFxx2cos2222机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏流

5、线、流束与通流截面流线、流束与通流截面机电工程学院 张鹏AudAqAdAqAAq图 2-1 液 体 在 管 子 里 的 流 动图 2-1 液 体 在 管 子 里 的 流 动dd机电工程学院 张鹏gpg22机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏vdRe机电工程学院 张鹏vRH4Re ARH机电工程学院 张鹏tAtA222111机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏伯努利方程推导简图cgzgpgzgp2222222111cgzgp22gpg22z1z2机电工程学院 张鹏伯努利方程推导简图cgzgpgzgp2222222111cgzgp22gpg22机电工程学院 张鹏whgzgpgzg

6、p22222211112121wpgzpgzp22222211112121机电工程学院 张鹏whgzgpgzgp22222211112121wghghpp222121)21(222waghghpp1122h式中z1=0，z2=h， v1=0， p1=pa机电工程学院 张鹏)()()(1212qttqtmF)(1122qF-动量修正系数，层流时取1.33，紊流时取1)(2211qFF稳态液动力： 液流对固体壁面的作用力机电工程学院 张鹏图2-14 滑阀阀芯所受的稳态液动力(a) （b）图2-14 滑阀阀芯所受的稳态液动力图2-14 滑阀阀芯所受的稳态液动力(a) （b）图2-14 滑阀阀芯所受的

7、稳态液动力cos0cos22qqRcoscos011qqR机电工程学院 张鹏whgzgpgzgp22222211112121wghgzpgzp22222211112121wwghp机电工程学院 张鹏22dlp机电工程学院 张鹏02212fXFprprF与管轴线重合，半径为r的小圆柱体drdurldrduAFf2pp1- p2 drrlpdu2机电工程学院 张鹏drrlpdu2积分得 )(422rRlpu22max164dlpRlpucrlpu24边界条件（r =R时，u =0）可得所以24Rlpc机电工程学院 张鹏pldrdrrdlprdrrRlpudAqdR1282)4(42)(442220

8、220 式中式中 d :管道内径（管道内径（m）；）； l :管道长度（管道长度（m）；）； :流体的动力粘度（流体的动力粘度（NS/m2）；）； p=p1-p2:管道两端的压力差（管道两端的压力差（N/m2）；）； 平均速度平均速度pldAq322机电工程学院 张鹏22Re64264)(323222222dldldldvdldlpRe64Re80Re7525. 0Re3164. 0机电工程学院 张鹏2)(nnqqpp22p机电工程学院 张鹏pppw泵222)(22nnqqpdlp机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏解：1）计算压力损失 进油管内流速：smdq/77. 4421 判断流态：判断

9、流态：23202074104602. 077. 4Re6vd 为为层流层流 沿程阻力系数：036. 0Re75压力损失：压力损失：Padlp6212110166. 022机电工程学院 张鹏2）求泵的供油压力：取取1-1，2-2截面列伯努利方程截面列伯努利方程wpgzpgzp222222221111wpzzgpp)(2)(2112221221PaDFp623221081. 3)10100(4300004MPagHzzg044. 058 . 9900)(12解：解：机电工程学院 张鹏)(2211222为动能变化量为动能变化量smDq/19. 0)10100(105 . 144233221=2=2P

10、a62112221002. 0)(2Pap610166. 0MPap4166. 002. 0044. 081. 31故故ppp21近似公式：近似公式：机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏pACqTq2流量公式d0d2211Od1O机电工程学院 张鹏pAldlpdq321282424dA机电工程学院 张鹏mTpKAq2qcK ldK322p机电工程学院 张鹏缝隙流动形式缝隙流动形式机电工程学院 张鹏hlqbp1p2设有两个固定平行平板构成的间隙，间隙长度为l，宽度为b，高度为h，且lh，bh，间隙入口的压力为p1，出口的压力为p2，如图所示。 在间隙中取一单元体，单元体的长度为dx，高度为dy，

11、宽度为b，并设单元体左断面的压力为p，右断面的压力为p+dp，下表面的剪应力为 ，上表面的剪应力为 + d bdxbdydppbdxdpbdy)()(单元体的受力平衡方程：单元体的受力平衡方程： dyyu+ dp + dpd xxlph机电工程学院 张鹏plxd xp + dp+ duydyhbdxbdydppbdxdpbdy)()(dxdpdyud122dxdpdyd整理得整理得 dydu由于由于 所以所以 二次积分得二次积分得 21221CyCydxdpu代入边界条件（y=0，u=0； y=h，u=0）可得 yyhlpu)(2dxdphC2102C而而 lplpplppdxdp2112所以

12、所以 机电工程学院 张鹏plbhydyyhlpbubdyqhh12)(2300u0bhuqo2yyhlpu)(2hlqbp1p2bhuplbhq21203机电工程学院 张鹏pldhq123dhuqo2he2)5 . 11 (12023udhpldhq机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏dlK)(1cp)()(11ActAlpAAmtAmpmtpA机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏机电工程学院 张鹏如图所示柱塞直径d=19.9mm，缸套直径D=20mm，长l=70mm，柱塞在F=40N作用下向下运动，并将油从缝隙中挤出，若柱塞与缸套同心，油液的动力粘度=0.78410-3Pas，试求柱塞下降0.05m所需时间。 解：缸套中油液的压力 24dFAFp根据同心圆环缝隙液流公式 03212udhpldhq0204udAuq而 ，p=p-0=p，h=（D-d）/2=0.05mm0230224124udhdFldhud机电工程学院 张鹏如图所示柱塞直径d=19.9mm，缸套直径D=20mm，长l=70mm