液压传动第2章 液压传动流体力学基础

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1、第2章液压传动流体力学基础本章应会1.流体静、动力学计算2.液体流动时的压力计算3.薄壁孔口流量计算主要内容1.液体静力学2.液体动力学3.液体流动时的压力损失4.孔和隙缝流量5.空穴现象和液压冲击第2章液压传动流体力学基础2.1液体静力学2.1.1液体的压力(指的是物理学中讲的压强p=F/A)作用在液体上的力有两种：质量力和表面力静止液体的压力的重要性质：1、方向：沿内法线方向作用于承压面；2、大小：液体内任一点处的压力在各个方向上都相等。第2章液压传动流体力学基础2.1液体静力学2.1.2静止液体

2、中的压力分布一、分布特点1、压力组成：质量力形成的压力和表面力形成的压力；2、静止液体内部的压力p随液体深度h呈直线规律分布；3、距离自由液面深度相同的各点组成等压面，这一等压面为水平面。第2章液压传动流体力学基础2.1液体静力学2.1.2静止液体中的压力分布二、应用举例例2.1图2.2所示的容器内充满油液。已知油液密度ρ=900kg/m3,活塞上的作用力F=10000N，活塞直径d=2×10-1m,活塞厚度H=5×10-2m，活塞材料为钢，其密度为7800kg/m3。试求活塞下方深度为h=0.5m处

3、的液体压力。解：1.活塞重力Fg：Fg=ρ2gv=120N2.油活塞严重的压力pg：pg=Fg/A=3826Pa3.由F产生的压力：pf=F/A=318310Pa4.h处的压力p=(pg+pf)+ρ1gh=3.226x105Pa从例2.1可以看出，表面力形成的压力远远大于质量力形成的压力，因此，在液压传动系统中近似地认为整个液体内部的压力是处处相等的，并且等于表面力形成的压力。结论第2章液压传动流体力学基础2.1液体静力学2.1.2静止液体中的压力分布二、应用举例例2.2如图所示，有一直径为d，重量为

4、G的活塞侵在液体中，并在力F的作用下处于静止状态，若液体的密度为ρ，活塞侵入深度为h，试确定液体在测量管内的上升高度x。解：对活塞进行受力分析，活塞受到向下的力：F下＝F＋G活塞受到向上的力：由于活塞在F作用下受力平衡，则：F下＝F上，所以：第2章液压传动流体力学基础2.1液体静力学2.1.3压力的表示方法和单位一、压力的表示方法压力有两种表示方法：绝对压力和相对压力。绝对压力：以绝对真空为基准来进行度量的压力。相对压力：以标准大气压为基准来进行度量的压力，高于大气压称表压力，低于大气压称真空度。二、

5、压力的单位压力的法定计量单位是帕(Pa)，1Pa=1N/m2。1at(工程大气压，即Kgf/cm2)=1.01972×105帕。1bar=1公斤力=1×105Pa=1at解：如图a）所示，柱塞受力平衡，假设液压缸中的压力等于p1，则：所以：如图b)所示，柱塞缸受力平衡，假设液压缸中的压力等于p2，则：所以：第2章液压传动流体力学基础2.1液体静力学2.1.4静止液体中的压力传递一、帕斯卡原理在密闭容器内，施加于静止液体上的压力可以等值传递到液体内各点。二、应用举例例2.3：液压缸直径D=150mm，柱

6、塞直径d=100mm，液压缸中充满油液。如果柱塞上作用着F=50000N的力，不计油缸和活塞的重量，求图示两种情况下液压缸中的的压力分别等于多少？*第2章液压传动流体力学基础2.2液体动力学流体运动学研究流体的运动规律，流体动力学研究作用于流体上的力与流体运动之间的关系。流体的连续性方程、能量（伯努利）方程和动量方程是流体运动学和流体动力学的三个基本方程。2.2.1基本概念一、理想液体，定常流动和一维流动1、理想液体：既无粘性又不可压缩的假想液体称为理想液体。2、定常流动：液体流动时，如果液体中任一空

7、间点处的压力、速度和密度等都不随时间变化，则称这种流动为定常流动(或稳定流动，恒定流动)。3、一维流动：当液体整个作线性流动时，称为一维流动。严格意义上的一维流动要求液流截面上各点处的速度矢量完全相同，这种情况在现实中极为少见。通常把封闭容器内液体的流动按一维流动处理，再用实验数据来修正其结果，液压传动中对工作介质流动的分析讨论就是这样进行的。第2章液压传动流体力学基础2.2液体动力学2.2.1基本概念二、流线，流管和流束1、流线是流场中一条条的曲线，它表示同一瞬时流场中各质点的运动状态。2、流管：在

8、流场中给出一条不属于流线的任意封闭曲线，沿该封闭曲线上的每一点作流线，由这些流线组成的表面称为流管。3、流束：流管内的流线群称为流束。图2.7流线、流管、流束第2章液压传动流体力学基础2.2液体动力学2.2.1基本概念三、通流截面，流量和平均流速1、通流截面：在流束中与所有流线正交的截面称为通流截面。2、流量：在单位时间内流过某一截面的液体的体积称为体积流量，简称流量。3、平均流速：假设通过某一通流截面上各点的流速均匀分布，液体以此均布流速v流过此通流截