第二章流体力学讲解.ppt

液压与气压传动第二章 液压流体力学 教学内容： 油液的主要物理性质 静力学和动力学基础 液体流动时的压力损失 孔口和缝隙流动 2.1油液的主要物理性质：(1)密度和重度 一、液体的密度 单位体积液体的质量称为液体的密度，通常用“ρ”表示 式中：V——液体的体积，单位为m3； m——液体的质量，单位为kg。 重度 是指其单位体积内所含液体的重量 2.1油液的主要物理性质：(2)粘性 什么是油液的粘性呢？ 油液在外力作用下流动时，液层间作相对运动时产生内摩擦力的性质，叫做油液的粘性。 摩擦阻力是油液粘性的表现形式。 液体表现出粘性的条件： 液体运动时才出现粘性，静止油液不出现粘性。 2.1 (2)粘性 牛顿内摩擦定律： 由试验得知，内摩擦阻力T(N) 与 油液层接触面积A(m2)成正比 相对运动速度du（m/s）成正比 而与油层距离dz（m）成反比 也与油液的性质有关，即 (N) （2－1） 式中的 即为动力粘度，表征油液的性质。 2.1 (2)粘性  牛顿内摩擦定律： 如以τ表示切应力（即单位面积上的内摩擦力），则 （N/m2)（2-2），此式称为牛顿内摩擦定律。 动力粘度的单位推导： 2.1 (2)粘性 粘性的测试单位： （1）动力粘度μ（Pa·s）： 1 Pa·s =10P （2）运动粘度ν： ν =μ/ρ （m2/s） ： 运动粘度的单位推导? （3）相对粘度： 2.1 (2)粘性 粘性与压力、温度的关系： （1）一般而言，油液所受压力增大，其粘性变大，在高压时，压力对粘性的影响表现尤为突出，而在中低压时并不显著。 （2）油液粘性对温度十分敏感。当油液温度升高时，粘性下降，这种影响在低温时更为突出。 2.1 (2)粘性 液体的粘性对于液压系统的工作性能有何影响？ 提示：泄漏，摩擦阻力 2.1 (3)压缩性 压缩系数 体积弹性系数 2.2 流体静力学 一、液体静压力： 静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。静压力在液压传动中简称压力,在物理学中则称为压强。 液体静压力有两个重要特性: （1）液体静压力垂直于承压面,其方向和该面的内法线方向一致。 （2）静止液体内任一点所受到的压力在各个方向上都相等。为什么？如果某点受到的压力在某个方向上不相等,那么液体就会流动,这就违背了液体静止的条件。 2.2 流体静力学 二、重力作用下静止液体的压力分布规律 p=p0+ρgh （2-16） 式中，p为静止液体中任意点的压力， po为液面压力；h为液体中任意点到 液面的距离；ρ为液体密度。 结论： （1）在重力作用下，液体内任意点的压力与所处位置深度有关，在同一深度处压力相等； （2）压力由液面压力po和重力引起的压力ρgh两部分组成。 2.2 流体静力学 重力场中压力分布规律的应用： ?例2-1 如图所示，容器内盛油液。已知油的密度?=900kg/m3，活塞上的作用力F=1000N，活塞的面积A=1×10-3m2，假设活塞的重量忽略不计。问活塞下方深度为h=0.5m处的压力等于多少？ 2.2 流体静力学 解: 活塞与液体接触面上的压力均匀分布，有 根据静压力的基本方程式（2-11），深度为h处的液体压力 =106 +900×9.8×0.5 =1.0044×106(N/m2)?106(Pa) 从本例可以看出，液体在受外界压力作用的情况下，液体自重所形成的那部分压力?gh相对甚小，在液压系统中常可忽略不计，因而可近似认为整个液体内部的压力是相等的。以后我们在分析液压系统的压力时，一般都采用这种结论。 2.2 流体静力学 四、压力表示法 （1）压力单位 （2）绝对压力、相对压力及真空度 ? 根据度量方法的不同有所谓的表压力又称相对压力和绝对压力之分。以当地大气压力为基准所表示的压力称为表压力。以绝对零压力作为基准所表示的压力称为绝对压力。 如液体中某点处的绝对压力小于大气压力，这时该点的绝对压力比大气压力小的那部分压力值，称为真空度。所以 真空度=大气压力-绝对压力 2.2 流体静力学 有关表压力、绝对压力和真空度的关系见图1-4。 2.2 流体静力学 五、帕斯卡原理 （压力