液压与气压传动（第3版）教学课件作者刘建明第1章液压传动基础1.3液体静力学课件.pptxVIP

第三节 液体的静力学基础第四节 液体的动力学基础河南机电职业学院刘建明河南机电职业学院第三节 液体的静力学基础河南机电职业学院一、 液体的压力1．压力的定义及单位 液体在单位面积上所受的法向力称为压力。用p表示，在物理学中称为压强，在液压传动中通常称压力。 p = 　 2.压力的单位 在国际单位制（SI）中压力的单位为N/m2即Pa。由于Pa单位太小，在工程上常用其倍数单位表示： 1MPa=103KPa=106Pa河南机电职业学院二、液体静力学基本方程 p= p0+ρgh 上式称为液体静力学基本方程河南机电职业学院静压力分布特征1）静止液体内任一点处的压力由两部分组成；一部分是液面上的压力p0，另一部分是液柱和重力所产生的压力ρgh。当液面上只受大气压力pa时，则 p=pa+ρgh 2）静止液体内部的压力随液体深度呈线性规律递增。3）距液面深度相同的各点压力相等。由压力相等的各点组成的面称为等压面。在重力场中静止液体等压面是一个水平面。河南机电职业学院三、压力的传递 在密封容器内，施加于静止液体上的压力，能等值地传递到液体中各点，这就是液体压力传递原理，也称为帕斯卡原理。 在液压传动中，由外力所产生的压力要比液体自重形成的压力大得多，为此可将静力学基本方程中的ρgh项忽略不计，而认为静止液体内各点的压力相等。河南机电职业学院 例1-1图1-4所示，在两个相互连通的液压缸密封腔中充满油液，已知大缸的内径D=100㎜，小缸内径d=20㎜，大活塞上放一重物G=2×104N。问在小活塞应加多在的作用力F才能使大活塞顶起重物？河南机电职业学院 根据帕斯卡原理则有p1=p2，相应有 顶起重物时在小活塞上应加的力 = 河南机电职业学院 若G=0，p=0，表示液压缸内压力建立不起来。G重量越大，则液压缸的压力也越大。 得出一个重要的概念：系统的压力取决于负载。河南机电职业学院四、压力表示方法河南机电职业学院压力表示方法:绝对压力是以绝对真空作为基准所表示的压力，相对压力是以大气压力作为基准所表示的压力。绝对压力两种压力之间的关系河南机电职业学院 绝对压力=相对压力+大气压力 真空度=绝对压力-大气压力 相对压力为正值时称为表压力，为负值是称为真空度。五、静止液体作用在固体壁面上的力（1）作用在平面上的力 静止液体作用在平面的力F等于静压力p与平面面积A的乘积。 F=pA （2）作用在曲面上的力 静止液体在x方向对该曲面的作用力Fx等于静压力p与曲面在x方向上投影面积Ax的乘积。 Fx=pAx 河南机电职业学院第四节液体的动力学基础河南机电职业学院一、基本概念1.理想液体和恒定流动 由于实际液体具有黏性可压缩性，因而在研究流动液体黏性时非常困难。 理想液体—无黏性又不可压缩的液体。 恒定流动—液体流动时，若液体中任一点处的压力、流速和密度都不随时间变化而变化，则称为恒定流动。 若液体中任一点处的压力、流速或密度中有一个随时间变化而变化，则称为非恒定流动。二、流量和平均流速河南机电职业学院1．流量定义和单位 流量是指单位时间内流过某一通道截面的液体体积。一般用符号q来表示,即q=V/t。 在SI制中，流量的单位为m3/s，工程上常用L/min，两者的换算关系为： 1m3/s=6×104L/min2.平均流速 假设通流截面上各点的流速均匀分布,称为平均流速,用V表示。 液压缸工作时，活塞的运动速度就等于缸内液体的平均流速。河南机电职业学院3.流态与雷诺数液体流动状态有两种:（1）层流 液体流动是分层或呈线状，且平行于管道轴线，液体质点互不干扰。（2）紊流 液体质点流动杂乱无章，除了平行管道轴线外，还存在剧烈的横向运动。 层流和紊流是两种不同性质的流态。层流时液体流速较低，质点受黏性制约，黏性力起主导作用。紊流时，流速高，惯性力起主导作用。河南机电职业学院（3）雷诺数河南机电职业学院 实验证明，液体在圆管中的流动状态不仅与管内的平均流速有关，还与管径及液体的黏度有关。无论管径、液体平均速度和运动黏度如何变化，液流状态可用一个无量纲组合数来判断。也就是用雷诺数可判断流动状态。即 Re= 液流由层流转为紊流时的雷诺数与紊流转变为层流的雷诺数不相同的，后者较前者数值小，故将后者作为液流状态的依据，称为临界雷诺数Rec。当ReRec时，液流为层流；当ReRec时，液流为紊流。临界雷诺数见表1-3。leinuo雷诺实验.swf雷诺实验介绍河南机电职业学院二、液体连续性方程 假定液体不可压缩，则液体在单位时间内流过通道任一通流截面的液体质量应相等。任取两截面1和2其截面积分别为A1和A2，并且在两截面处的流速分别为v1和v2。河南机电职业学院连续性方程河南机电职业学院 v1 A1= v2 A2=常量 q=vA