【2017年整理】二液压流体力学基础.ppt

第二章 液压流体力学基础; ; 第一节 液体静力学;2、液体压力特性： 1）液体的压力沿着内法线方向作用于承压面。 2）静止液体内任一点的压力在各个方向上都相等。 若液体中某点受到的各个方向的压力不相等，那么液体就要运动，破坏静止条件。 由上述性质可知，静止液体总是处于受压状态，并且其内部的任何质点都是受平衡压力作用的。 ;二、重力作用下静止液体中的压力分布 密度为ρ的液体处于静止状态，为求任意深度h处的压力p，可设想从液体内取出以面积为ΔA，高度为h的小液柱.由于液柱处于平衡状态，则有： ;2) 静止液体内的压力随液体深度呈直线规律分布。 3）离液体深度相同的各点组成了等压面，此等压面为一水 平面;;用公式表示为： p=pa+p表 若ppa时，p真=pa-p 例：设某点的绝对压力p=0.3×105pa. 则其真空度p真=(1-0.3) ×105=0.7 ×105pa. 四、帕斯卡原理： 在密封容器里，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。这就是帕斯卡原理或称静压传递原理。 例1、试用帕斯卡原理解释液压千斤顶用很小的力举起很重的物体的原理. ;解：设在小活塞上施加外力F1则小液压缸中油液压力为 P=F1/A1 由帕斯卡原理，知大活塞也受到一压力为P的作用， 则 F2=PA2=PF2A2/A1 现A2/A1越大，F2也越大。也就是说在小活塞上加不 大的力，大活塞就可以得到较大的力，将重物举起。;例2、液压系统中的压力形成机理 如图（a），油泵连续不断的向缸内供油时，当油液注满后，由于活塞受到外界负载的阻碍作用，使活塞不能向右运动，此时继续向缸内供油，其挤压作用不断加剧，产生压力，当压力升高到足以克服外界负载时，活塞便向右运动，这时系统压力为 p=F/A，如果F不再变化，则由于活塞的移动，使液压缸的左腔的容积不断增大，这正好容纳了液压泵的连续供油量，此时液压油不再受到更大的挤压，因而压力就不再升高，始终保持相应的P值。; 对于（b）图，用压力计测的压力值为零，因为此时外界负载为零，油液的流动除受到管路的阻力外没有受到阻碍，因此建立不起压力。 （c）图压力表的读数也为零.;五、液体对固体壁面的作用力 液体和固体壁面相接触时，固体壁面将受到总压力作用。 1、当固体壁面为一平面，液体压力在该平面总作用力F=PA.方向垂直于该平面。 2、当固体壁面为一曲面时，液体压力在该曲面某X方向上的总作用力Fx等于液体压力p与曲面在该方向投影面积Ax的乘积。即: Fx=pAx ;F=PA= ;主要讨论液体流动时运动规律，能量转换和流动液体对壁面的作用力，具体介绍三个基本方程—连续性方程、伯努利方程和动量方程。 这三个方程是刚体力学中质量守恒、能量守恒和动量守恒在流体力学的具体体现，前两种用来解决压力、流速和流量之间的关系，后者则用来解决流动液体与固体壁面作用力问题 一、基本概念 1、理想液体、恒定流动和一维流动;理想液体：假设液体既无粘性又不可压缩，这样的液体称为理想液体。 实际液体：任何液体都具有粘性，而且可以压缩（尽管可压缩性很小），这样的液体称为实际液体。 恒定流动：液体流动时，若液体中任一点处的压力、 速度和密度都不随时间而变化，则这种流动为恒定流动（亦称定常流动）。;非恒定流动：只要压力、速度或密度中有一个随时间 变化，就称非恒定流动。;一维流动：当液体整个地做线性流动时，称为一维流动。即液流界面上各点处的速度矢量完全相同。 这种情况下在现实中极为少见，但为了处理问题方便，在液压传动中我们都以一维流动处理，然后再用实验数据来纠正。 ;（二）迹线、流线、流束和通流截面 迹线：流动液体的某一质点在某一时间间隔内在空间的运 动轨迹。 流线：是某一瞬间液流中一条条标志各处质点运动状态的 曲线。在流线上各点处的瞬间液流方向与该点的切线方向重合。; 流束：如果通过某截面上所有各点画出流线，这些流线的集合就构成流束。 通流截面：流束中与所有流线正交的截面积为通流截面。 平行流动：流线彼此平行的流动。 缓变流动:流线间夹角很小，或流线曲率半径很大的流动;对于微小流束，通过该流通截面的流量为: dq=udA 流过整个通流截面的流量为: