液体静力学讲解.pptx

【教学重点】 静力学特征 液体静力学的基本方程 压力的表示方法 第二节 液体静力学基础 静力学的任务是研究液体平衡的规律及其实际应用。 液体平衡 静止状态或平衡 相对平衡状态或相对静止 在研究流体平衡时，通常将地球选作惯性坐标系 1、作用于液体上的力 质量力：与液体质量有关，并作用于液体所有质点的力。重力、惯性力 表面力：与液体表面积有关，作用于液体表面上的力。法向力、切向力、其它物体或容器对液体、一部分液体作用于另一部分液体等。 一、液体静压力及其特性 2、液体静压力定义： 液体处于静止状态时，单位面积上所受的内法线方向的作用力。 静压力：在液压传动中简称压力 在物理学中称为压强 式中： ΔF --法向作用力 ΔA –作用面积 如果在液体的面积A上，所受的作用力F均匀分布时，静压力可表示为： 　 ∵ 液体处于静止状态时，质点间没有相对运动，不存在内摩擦力 ∴ 静止液体不呈现粘性 ∴ 静止液体的表面力只有法向力 液体静压力的特性： 液体静压力垂直于作用面，方向为该作用面的内法线方向。 静止液体内，任意点处所受到的静压力在各个方向上都相等。 二、液体静压力基本方程 静止液体内部受力情况如图所示，设容器中装满液体，在任一点A处取一微小面积dA，该点距离液面的深度为h。为求得任一点A的压力，取dA.h液柱为分离体，依据静压力特性，作用在这个液柱上的力在各方向都平衡。则在垂直方向上的力平衡方程为: p△A=p0△A+G， 所以： p=p0+ρgh A 式中：ρ--液体的密度 g--液体的比重 分析静压力基本方程可知： 1）静止液体中任一点处的压力均由两部分组成。即液面上的表面压力P0和液体自重而引起的对该点的压力ρgh。 2）静止液体内的压力随液体距离液面的深度呈线性规律分布，且在同一深度上各点的压力相等。压力相等的所有点组成等压面。 3）实际的液压传动中，外加压力远远大于液体自重所形成的的压力ρgh，故可将液体自重忽略不计。 推论：等压面概念（均质、连通、水平面势必为等压面） 在均质连通的液体中水平面必为等压面（在均质、连通的液体中等压面必为水平面） 等压面具备的三个条件： ①均质：同一液体，②连通：同一液体并相连 ③水平面：处于同一水平位置 例：如图所示试判别哪些是等压面 1——2 均、连、水 是 2——3 均、连、水 是 3——8 不、不、水 否 4——5 均、连、水 是 4——7 不、不、水 否 6——7 均、连、水 是 [例] 容器内盛油液。已知油的密度?=900 kg/m3 ，活塞上的作用力F=1000 N ，活塞的面积A=1×10-3 m2 ，假设活塞的重量忽略不计。问活塞下方深度h=0.5 m 处油液内的压力是多少？ 解: 活塞与液体接触面上的压力均匀分布，有： 结论：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。 以后我们在分析计算液压系统的压力时，一般都采用这种结论。 根据静压力基本方程式，有： 静压力基本方程的物理意义 ①静止液体内任何一点的能量，具有压力能和位能两种形式，其总和保持不变。 ②静止液体内任何一点具有的压力能和位能，两种形式之间可以相互转换。 即：能量守恒。 绝对压力：以绝对零压力作为基准所表示的压力。 相对压力：以当地大气压力作为基准所表示的压力。测压仪表一般均受大气压力作用，又称表压力。 真空度：相对压力为负值时的绝对值。即，绝对压力比当地大气压力小的那部分压力值。 三、压力表示方法 压力表示方法： p＞pa时：用相对压力或绝对压力表示。 p＜pa时：用真空度（相对压力）或绝对压力表示。 常用：相对压力和真空度来表示压力。 各压力表示方法间关系： 绝对压力 =相对压力+大气压力 相对压力 =绝对压力-大气压力 真空度 =|负的相对压力| =大气压力-绝对压力 压力单位： 法定（国际制）单位：Pa（N/m2) 1 MPa=103 kPa=106 Pa；1 kPa=103 Pa 工程制单位：kgf/cm2 bar（部分国家用） 标准大气压：atm 工程大气压：at 水柱高度：mm H2O 汞柱高度：mm Hg 如果垂直液缸活 塞上没有负载，即 ，则在略去 活塞重量及其它阻 力时，不论怎样推 动水平液压缸的活 塞，也不能在液体 中形成压力。 结论