《液压与气压传动》液压流体力学基础.doc

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1、四川工程职业技术学院备课用纸第2章液压流体力学基础2.1液体静力学【补】液体静力学所研究的是液体处于静止状态下的力学规律和这些规律的实际应用。相对平衡是指液体内部各质点间没有相对运动，至于液体本身完全可以和容器一起如同刚体一样做各种运动。液体在相对平衡状态下不呈现粘性，不存在切应力，只有法向的压应力，即静压力。2.1.1液体静压力的特性和单位作用在液体上的力有两种类型：一种是质量力，另一种是表面力。质量力：作用在液体所有质点上，它的大小与质量成正比，有重力、惯性力等。表面力：可以是其他物体作用在液体上的力，也可以是一部分液体作用在另一部分液体上

2、的力。比如活塞、大气层。静压力：是指静止液体单位面积上所受的法向力，用p表示。压力单位为帕斯卡，简称帕，符号Pa，1Pa=1N/m2。1MPa=10bar=103kPa=106Pa液体静压力具有两个重要特征：（1）液体静压力垂直于作用面，其方向与该面的内法线方向一致。（2）静止液体中，任何一点所受到的各方向的静压力都相等。四川工程职业技术学院备课用纸2.1.2液体压力的表示方法液体压力通常有绝对压力、相对压力（表压力）、真空度三种表示方法。相对压力或表压力，相对于当地大气压所测量到的压力。绝对压力，以绝对真空基准零值时所测得的压力。（1）绝对压

3、力=大气压力+表压力（2）表压力=绝对压力-大气压力（3）真空度=大气压力-绝对压力方便的记忆可以是：真空度=-表压力=大气压力-绝对压力2.1.3液体静力学方程四川工程职业技术学院备课用纸容器内某一点所受静压力为两部分：一部分为该液面以上的液体对该液面所形成的质量力；另一部分该容器液体所受到的大气压力。故该点的平衡方程为：2.1.4压力的形成与传递在密封容器内施加于静止液体任一点的压力将以等值传到液体各点，这就是帕斯卡原理或静压传递原理。左端：F1=P1·A1右端：F2=P2·A2根据帕斯卡原理，P1=P2，则2.1.5液体静压力对固体壁面的

4、作用力当固体壁面为平面时，液体对该平面的作用力F等于液体压力与p与该平面面积A的乘积，即四川工程职业技术学院备课用纸F=pA当固体壁面为一曲面时，液体在某一方向（x）上对曲面的作用力Fx等于液体压力p与曲面在该方向（x）投影面积Ax的乘积，即Fx=pAx例2-1某安全阀结构，其阀芯为圆锥形，阀座孔直径d=10mm，阀芯最大直径D=15mm。当油液压力p1=8MPa时，压力油克服弹簧力顶开阀芯而溢油，出油腔有背压（回油压力）p2=0.4MPa。试求阀内弹簧的预紧力F。解：（1）压力p1、p2作用在阀芯锥面上的投影分别为d2和（D2-d2），则阀芯

5、受到向上的作用力为（2）压力p2向下作用在阀芯平面上的向下作用力为（3）弹簧预紧力Fs应等于阀芯两侧作用力之差。阀芯受力平衡方程式为2.2液体动力学【补】液体动力学所研究的是液体流动时的力学规律。流动液体的三个基本方程：连续性方程、伯努利方程、动量方程。2.2.1基本概念四川工程职业技术学院备课用纸1、理想液体与定常流动理想液体就是指没有粘性、不可压缩的液体。容器出流的流量得到了补偿，使其液面高度不变，容器中各点的液体运动参数压力p、速度v、密度ρ均不随时间而变，这就是定常流动。反之，则是非定常流动。2、迹线、流线、流管、流束和通流截面（1）迹

6、线：迹线是流场中液体质点在一段时间内运动的轨迹线。（2）流线：流线是流场中液体质点在某一瞬间运动状态的一条空间曲线。（3）流管：在流场的空间画出任意封闭曲线，此封闭曲线本身不是流线，则经过该封闭曲线的每一点作流线，由这些流线组成的表面称流管。（4）流束：充满在流管内的流线的总体，称为流束。（5）通流截面：垂直于流束的截面称为通流截面。3、流量和平均流速（1）流量：单位时间内通过通流截面的液体的体积称为流量。用q表示，单位m3/s、L/min四川工程职业技术学院备课用纸（2）平均流速4、流动状态、雷诺数（1）流动状态液体在管道中流动时存在两种不同

7、状态，即层流和紊流（湍流）。在液体运动时，如果质点没有横向脉动，不引起液体质点混杂，而是层次分明，能够维持稳定的流束状态，则这种流动称为层流；如果液体流动时，质点具有脉动速度，引起流层间质点相互错杂交换，则这种流动称为紊流（湍流）。（2）雷诺数Re——雷诺数v——平均流速d——管道直径v——运动粘度由紊流转变为层流时的雷诺数称为临界雷诺数，记作Rec。当液流的雷诺数Re＜Rec时，液流为层流；当液流的雷诺数Re＞Rec时，液流为紊流。2.2.2连续性方程（质量守恒定律）四川工程职业技术学院备课用纸截面1液体的质量为截面2液体的质量为根据连续性方

8、程可知，单位时间内流经截面1、截面2的液体质量应相等，即，故有=，当忽略液体的可压缩性时，，可以得出结论：通过流管内任一通流截面上的流量相等，当流量一