《第三章流体力学》ppt课件

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1、第三章液压流体力学基础第一节液体静力学讨论液体的平衡规律以及规律的应用。一、压力及其性质液体上的力质量力（重力、惯性力）—液体的所有质点表面力（法向力、切向力等）—作用于液体的表面重要性质：静止液体各向压力相等。1、静压力基本方程静压力是指液体处于静止状态时，其单位面积上所收的法向作用力。液压传动中称为压力，而在物理学中则称为压强。可表示为：P=F/A二、重力作用下静止液体压力分布压力单位为牛顿/米2(N/m2)，帕斯卡，简称帕(Pa)。如图所示，液面压力为P0，求A点压力：取小液柱底面A，高为h。平衡状态时力平衡方程为P=p0+ρgh=p0+γhρ——液体的密度γ——液体的重

2、度1）静压力的沿着作用面的法线方向。——因液体不能承受拉力和剪切力。2)压力随深度呈梯度变化。3)静止液体中同一深度任何一点所受到各个方向压力都相等。——有一向压力不等，液体就会流动静压力分布特性如图所示，液面压力为p0。选择一基准水平面(OX)，距液面深度为h处A点的压力p，即p=p0+ρgh=p0+ρg(z0-z)整理得P/ρg+z=p0/ρg+z0=常数式中z——A点单位重量液体的位能。又称为位置水头、静力头。2、静压力基本方程式的物理意义结论：静止液体有压力能和位能，总和不变！——（能量守恒）●绝对压力：包含大气压力。以绝对零压力作为基准所表示的压力，称为绝对压力。●相对压

3、力：又称表压力。以当地大气压力为基准所表示的压力，称为相对压力。●真空度：当绝对压力低于大气压力时，绝对压力不足大气压力的那一部分值。三、压力的表示方法绝对压力＝大气压力＋相对压力（表压力）相对压力（表压力）＝绝对压力－大气压力真空度＝大气压力－绝对压力pap>pap

4、1.33×102Pa1bar(巴)=105Pa≈1.02kgf/cm2【结论】1个大气压≈1kgf/cm2【说明】在企业里，有时将1kgf/cm2读成1公斤，虽不规范，但约定俗成。由方程式p=p0+ρgh可知：液体中任何一点的压力都包含有液面压力p0，或者说液体表面的压力p0等值的传递到液体内所有的地方。这称为帕斯卡原理或静压传递原理。四、帕斯卡原理通常在液压系统的中，由外力所产生的压力p0要比液体自重所产生的压力大许多倍。即对于液压传动来说，一般不考虑液体位置高度对于压力的影响——【结论】静止液体内压力处处相等。例3-1图1-6所示为一充满油液的容器，如作用在活塞上的力为F=1

5、000N，活塞面积A=1×10－3m2，忽略活塞的质量。试问活塞下方深度为h=0.5m处的压力等于多少？油液的密度ρ=900kg/m3。解：p=p0+ρgh，压力p0=F/A=1000/（1×10－3）N/m2=106N/m2，深度为h=0.5m处的液体压力为：p=p0+ρgh=（106+900×9.8×0.5）N/m2=1.0044×106N/m2≈106Pa=1MPa液体在受压情况下，其液柱高度所引起的压力ρgh相当小，可以忽略不计，并认为整个静止液体内部的压力是相等的。帕斯卡原理应用实例——推力和负载间关系液压缸截面积为A1、A2；活塞上负载为F1、F2。两缸互相连通，构成一

6、个密闭容器，按帕斯卡原理，缸内压力到处相等，p1=p2，于是F2＝F1.A2/A1，如果垂直液缸活塞上没负载，则在略去活塞重量及其它阻力时，不论怎样推动水平液压缸活塞，不能在液体中形成压力。五、压力对固体壁面的总作用力1、压力作用在平面上的总作用力当承受压力作用的面是平面时，压力的方向互相平行。总作用力F等于压力p与面积A的乘积。即F=p.A。图示液压缸，总作用力：F=p.A=p.D2/4式中p－油液的压力；D－活塞的直径。液压系统压力形成p=F/AF=0p=0F↑p↑F↓p↓结论：液压系统的工作压力取决于负载，并且随着负载的变化而变化。FAp当承受压力作用的表面是曲面时，作用在

7、曲面上的所有压力的方向均垂直于曲面（如图所示），图中将曲面分成若干微小面积dA，将作用力dF分解为x、y两个方向上的分力，即Fx＝p.dAsin=p.AxFY=p.dAcos=p.Ay式中，Ax、Ay分别是曲面在x和y方向上的投影面积。所以总作用力F=(Fx2+Fy2)1/2作用在曲面上的总作用力Fx=p·Ax结论：曲面在某一方向上所受的作用力，等于液体压力与曲面在该方向的垂直投影面积之乘积。作用在曲面上的总作用力例3-2安全阀如图3-7所示。阀心为圆锥形，阀座孔