液压液力知识第三部分要点.ppt

第二章 液压流体力学基础 二．液体静压力基本方程 液体静力学基本方程式是用来计算液体内部静压 力大小的. 如图,取面积dA, 高度h的液柱研 究,设p0为施加 于液体表面的 压力,所以有 即 此式为液体静力学基本方程式 设 , 则 液体静压力基本方程表明了重力作用下静止液体中的压力分布规律。 它说明静止液体的压力具有以下特征： (1)静止液体内任一点处的压力由两部分组成：一是液面上的压力p0，另一部分是自重产生的压力。当液面上只受大气压力pa作用时,则液体内任意一点处的静压力为 (2)静止液体内的压力随液体深度呈线性分布。 (3)压力相等的所有点组成的面叫做等压面。因此，在重力作用下静止液体中的等压面是 等压面的选取 三.压力的表示方法 (1)绝对压力 :以绝对零压为准,测得的压力 值称为绝对压力. (2)相对压力:以当地大气压为基准,测得的高于大气压的那部分压力称为相对压力或表压力. (3)真空度:液体中某点的绝对压力小于大气压力的数值称为该处的真空度,又称负压. 绝对压力、相对压力与真空度的相互关系 绝对压力 = 相对压力 + 大气压力 真空度 = 大气压力 － 绝对压力=负的相对压力 压力单位: SI制中用N/m2,即Pa表示. 工程单位:kgf/cm2,即1kgf/cm2称为一个大气压,而一个标准大气压相当于 1.033 kgf/cm2. 利用水柱、汞柱或巴（bar）表示液体压力，其关系为： 一个大气压= 1kgf/cm2=9.81×104 N/m2=105 Pa=1bar 1米高水柱= 9.81×103 N/m2=0.1 kgf/cm2 1毫米高汞柱= 1.33×102 N/m2=1.359×10-3 kgf/cm2 结论： 曲面在某 一方向所受的作用力， 等于液体压力与曲面在该 方向垂直投影面积之乘积。 例：液压缸缸筒受力分析： ?设 缸筒半径为r，长度为l，取一微小窄条面积为：dA = lr dθ，液体作用在dA上的力dFx为： dFx = dFCOSθ= pdACOSθ = plrCOSθdθ?, 缸筒右半壁的水平作用力为： §3-2 流体动力学 研究液体运动时流速、压力等的变化规律，主要讨论：动力学三大方程 一、基本概念 理想液体：既无粘性又不可压缩的假想液体。 实际液体：有粘性、可压缩的液体。 稳定流动：液体在流动时，液体中任意一点处的压力、速度和密度都不随时间变化。 非稳定流动:压力，流速随时间而变化的流动 一、基本概念 通流面：流束中与所有流线正交的截面。 流量：单位时间内流过某通流面的液体的体积。用Q表示。 平均流速：由于通流面上各点速度不等，假设在通流面上存在一个平均流速。 为 或 渐变流动：流线间夹角及曲率很小时，过流面近似平面的流动。 二、流态、雷诺数 液体的流动有两种状态，即层流和紊流。两种流态的物理现象可通过雷诺实验观察出来。 雷诺实验装置如图示： 层流：液体各质点沿平行轴方向运动，无横向脉动。速度低，粘性力起主导作用。 紊流：液体各质点除沿平行轴方向运动外，有横向脉动。速度高，惯性力起主导作用。 二、流态、雷诺数 雷诺数：液体流动状态判别数，以Re表示。雷诺实验证明，液体的流动状态与管径d、液体的平均流速v、运动粘度ν有关。即 实际液体由层流转变为紊流和由紊流转变为层流的雷诺数不同，后者的数值小，以由紊流转变为层流时的雷诺数作为流态判据，称为临界雷诺数Rer。当Re＜ Rer时为层流，反之为紊流。 雷诺数的物理意义：指液流惯性力对粘性力的无因次比，雷诺数大，说明惯性力大，以惯性力为主，处于紊流状态；雷诺数小，说明粘性力大，以粘性力为主，处于层流状态。 三、连续性方程 1.连续性原理:理想液体在管道中恒定流动时根据质量守恒定律，液体在管道内既不能增多，也不能减少，因此在单位时间内流入液体的质量应恒等于流出液体的质量。如图所示，管道的两个通流面积分别为A1、A2，液体流速分别为v1、v2，液体的密度为ρ， 则 2 连续性方程 : ρ1v1A1=ρ2v2A2 若忽略液体可压缩性 ρ1=ρ2 则 v1A1=v2A2或 Q=vA=常数 三、连续性方程 常数 物理意义：在稳定流动情况下，当不考虑液体可压缩性时，流过管道各个截面的流量相等,因而流速和过流断面面积成反比。 连续性方程式的适用条件： 必须是不可压缩液体； 必须是作稳定流动； 适合于任何液体，与粘度