流体动力学
一:定常流动与非定常流动
定常流动是指液体流动时,若液体中任何一点的压力,速度与密度都不随时间的变化而变化,则这种流动就称为定常流动。否则,只要压力,速度和密度有一个量随时间变化,则这种流动就称为非定常流动。
二:流体与紊流
粘性流体按其力学参数(如速度,压力等)在时间与空间中是否发生不规则脉动,分为层流与紊流两种流动状态。
层流是指粘性流体做层流运动时,流体微团间无宏观的互相掺混,其参数没有不规则脉动,流线有条不紊,层次分明,摩擦阻力相对于紊流而言就较小,这种流动称为层流。
序的流动,其流速,压力等力学参数在时间与空间中发生不规则脉动的流体运动,称为紊流,又称湍流。
层流和紊流是两种不同性质的流体。
层流时,液体流速较低,质体受粘性制约,不能随意运动,粘性力起主导作用:紊流时,液体流速较高,粘性的制约作用较弱,惯性力起主导作用,液体流动时,究竟是层流还是紊流,要用雷诺数来判定。
实验表明真正确定液体流动状态的是的运动粘度v与圆管直径d相关,即:
对于非圆形管道的雷诺数表达式中的特征长度则用水力直径dH表示,即:
式中 A━过流断面面积(m2)
x━过流断面上流体与固体相湿润的周界长,称为湿周(m)。
通流截图的水力半径等于流液的有效截面积A和它的湿周x之比,即R=A/x
水力直径是一个反应过流断面上水力特征的综合参数,在液压元件设计中常用到,如设计液压阀的过流断面时,应时水力直径愈大愈好,这样的断面其过流能力大而阻力小。而在设计阻力元件时应使水力直径小些。常用的管道的水力直径,见表2-6
当流体的惯性力与粘性力之比不同时,流体状态会相互转变,判别流动状态转变时的雷诺数,称为临界雷诺数。当流动由层流转变为紊流时雷诺数,称为上临界雷诺数。当流动由紊流变为层流时的数值称为下临界雷诺数Rec。
在工程设计中,只用下临界雷诺数来判别流动状态。当Re<Rec时,流动是层流:Re>Rec时,流动是紊流。几种常用的管道的下临界雷诺数,可见表2-6.
在自然界中,多数流动为紊流,而在液压工程中,由于管径或缝隙尺寸较小,流速较低,而油液的粘度又较大时,则常出现层流。
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