流体力学基础讲解说课讲解.ppt

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1、流体力学基础讲解InstituteofMechatronics&LogisticsEquipment上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体传动第一章流体力学基础流体上的作用力假设:流体是一种连续的、易于流动的介质。InstituteofMechatronics&LogisticsEquipment上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体传动第一章流体力学基础对应上图，可见流体上作用有两种力：质量力和表面力！！1）质量力：其他物体对所研究流体的作用力。它作用于所研究流体的所有质点上。2）质量力的性质：质量力是向量，它仅与所研究流体的质量成正比。注意：重力、离心力及一切由于加速

2、度存在而产生的惯性力均为质量力。InstituteofMechatronics&LogisticsEquipment上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体传动第一章流体力学基础3）单位质量力：单位质量的质量力。事实上，单位质量力数值上就等于加速度。4）表面力：由于流体之间表面的相互接触所产生的作用力。5）表面力的性质：只与接触表面积有关，而与流体的质量或体积无关，也为向量。6）单位表面力：单位表面积上的表面力被称为应力。注意：按表面力作用在表面上的方向不同，又分为法向力和切向力。InstituteofMechatronics&LogisticsEquipment上海交通大学

3、机电控制与物流装备研究所流体传动第一章流体力学基础如前图所示，的表面上作用着的法向力和的切向力，则上的平均法向应力和切向应力为：当微小面积趋于零，并对上述关系式取极限时，则得到流体内某定点处的应力为：InstituteofMechatronics&LogisticsEquipment上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体传动第一章流体力学基础问题：1）流体在什么情况下才产生切应力？2）对于流体而言，法向力的方向如何？InstituteofMechatronics&LogisticsEquipment上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体传动第一章流体力学基础7）理想流体：

4、忽略了流体粘性的流体。结论：理想流体内不存在切应力。工作介质的物理性质液体的密度：单位体积液体所具有的质量，即InstituteofMechatronics&LogisticsEquipment上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体传动第一章流体力学基础上式中—液体的密度；—液体的体积；—液体的质量。性质：液体的密度随着压力或温度的变化而发生变化，但一般变化量很小。液体的可压缩性：液体因所受压力增大而造成的体积缩小的性质。问题：如何表示液体的可压缩性大小？InstituteofMechatronics&LogisticsEquipment上海交通大学机电控制与物流装备研究所

5、流体传动第一章流体力学基础表示的方法：一般用压缩率来衡量压缩性的大小。其具体定义如下：当液体所受的压力增大时，液体体积的相对变化率，即问题：1)为什么上式右边要增加一负号？2)压缩率的量纲是什么？InstituteofMechatronics&LogisticsEquipment上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体传动第一章流体力学基础重要的概念：液体体积弹性模量！液体体积弹性模量：液体压缩率的倒数，用字母来表示，即有的单位为MPa。对于石油基液压油，其体积弹性模量为（1.4~2）103MPa。InstituteofMechatronics&LogisticsEquipm

6、ent上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体传动第一章流体力学基础注意：对于实际石油基液压油，其体积弹性模量与温度、压力和混入的空气量有关。一般规律：温度升高，值减小；压力增大，值增大；混入的空气量越大，值将大为减小。建议：实际使用时，对于实际石油基液压油，体积弹性模量取为：（0.7~1.4）103MPaInstituteofMechatronics&LogisticsEquipment上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体传动第一章流体力学基础液体的粘性：液体体微团间因相对运动而产生内摩擦力的性质。注意：液体流动时才会出现粘性；静止液体不呈现粘性。重要的概念：粘度！是对

7、液体粘性大小的度量；是选择液压油的主要指标。InstituteofMechatronics&LogisticsEquipment上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体传动第一章流体力学基础牛顿内摩擦力定律液体粘性示意图InstituteofMechatronics&LogisticsEquipment上海交通大学机电控制与物流装备研究所流体传动第一章流体力学基础结论：实验测定表明，当液体流动时，相邻液层间的摩擦力与液层接触面积、液层间的速度梯度成正比，即式中，被称为粘性系数或动力粘度。若以表示液层间的