液压传动教程2讲解.ppt

第二章 液压传动的流体力学基础 ;一、液体静压力及其特性;1、静压力 静压力是指液体处于静止状态时，其单位面积上所收的法向作用力。静压力在液压传动中简称为压力，而在物理学中则称为压强。 可表示为： P=F/A;液体静压力有两个重要特性： （1）液体静压力的方向总是沿着作用面的法线方向。这一特性可直接用液体的性质来说明。液体只能保持一定的体积，不能保持固定的方向，不能承受拉力和剪切力。所以只能承受法向压力。 （2)静止液体中任何一点所受到各个方向压力都相等。如果液体中某一点所受到的各个方向的压力不相等，那么在不平衡力作用下，液体就要流动，这样就破坏了液体静止的条件，因此在静止液体中作用于任一点的各个方向压力必然相等。;二、液体静压力基本方程及其物理意义;上式即为静压力基本方程式，它说明了： （1）静止液体中任意点的静压力是液体表面上的压力和液柱重力所产生的压力之和。当液面接触大气时，p0为大气压力pa，故有 p=pa+γh 。 （2）同一容器同一液体中的静压力随深度的增加线性地增加。 （3）连通器内，同一液体中深度相同的各点压力都相等。; 如图所示为盛有液体的密闭容器，液面压力为p0。选择一基准水平面(0x)，根据静压力基本方程式可确定距液面深度为h处A点的压力p， 即 p=p0+γh=p0+γ(z0-z) 整理后得 P/γ+z=p0/γ+z0=常数 式中z实质上表示了A点单位重量 液体得位能。单位重量液体的位 能为mgz/mg=z,z又称为位置水头。; 如果在与A点等高的容器上，接一根上端封闭并抽去空气的玻璃管，可以看到在静压力作用下，液体将沿玻璃管上升hp,根据上式对A点有：; 以当地大气压力为基准所表示的压力，称为相对压力。相对压力也称表压力。;绝对压力、相对压力与真空度的相互关系 如图所示：; 由静压力基本方程式 p=p0+γh 可知，液体中任何一点的压力都包含有液面压力p0，或者说液体表面的压力p0等值的传递到液体内所有的地方。这称为帕斯卡原理或静压传递原理。;帕斯卡原理应用实例;三、压力对固体壁面的总作用力;2、油液压力作用在曲面上的总作用力; § 2-2 液体动力学基础;1、稳定流动和非稳定流动;;3、通流截面、流量和平均流量; 当液体在管道内作稳定流动时，根据质量守恒定律，管内液体的质量不会增多也不会减少，所以在单位时间内流过每一截面的液体质量必然相等。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 ρv1A1=ρv2A2=常量 即: v1A1=v2A2=Q＝常量 或 v1/v2=A2/A ; 上式称为连续性方程，它说明在同一管路中无论通流面积怎么变化，只要没有泄漏，液体通过任意截面的流量是相等的；同时还说明了在同一管路中通流面积大的地方液体流速小。通流面积小的地方则液体流速大；此外，当通流面积一定时，通过的液体流量越大，其流速也越大。; 理想液体没有粘性，它在管内作稳定流动时没有能量损失。根据能量守恒定律，同一管道每一截面上的总能量都是相等的。在图中任意取两个截面A1和A2，它们距离基准水平面的坐标位置分别为Z1和Z2，流速分别为v1、v2， 压力分别为p1和p2，根据能量守 恒定律有： P1/r+z1+v12/2g=P2/r+z2+v22/2g 可改写成 P/r+z+v2/2g=常量;以上两式即为理想液体的伯努利方程，式中每一项的量纲都是长度单位，分别称为水头、位置水头和速度水头。 伯努利方程的物理意义为：在管内作稳定流动的理想液体具有压力能、位能和动能三种形式的能量。在任意截面上这三种能量都可以相互转换，但其总和保持不变。而静压力基本方程则是伯努利方程（在速度为零时）的特例。; 实际液体具有粘性，当它在管中流动时，为克服内摩擦阻力需要消耗一部分能量，所以实际液体的伯努利方程为： P1/r+Z1+V12/2g=P2/r+Z2+V22/2g+hw ( 注：hw—以水头高度表示的能量损失。) 当管道水平放置时，由于z1=z2，方程可简化为：P1/r+V12/2g=P2/r+V22/2g+hw 当管道为等径