文档介绍：第二章液压传动的流体力学基础
液体静力学基础
液体动力学基础
管路压力损失计算
液流流经孔口及隙缝的特性
液压冲击
一、液体静压力及其特性
§ 2-1 液体静力学基础
液体静力学研究静止液体的力学规律和这些规律的实际应用。这里所说的静力液体是指液体处于内部质点间无相对运动的状态,因此液体不显示粘性,液体内部无剪切应力,只有法向应力即压力。
二、液体静压力基本方程及其物理意义
三、压力对固体壁面的总作用力
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
一、液体静压力及其特性
我国法定的压力单位为牛顿/米2(N/m2),称为帕斯卡,简称帕(Pa)。在液压技术中,目前还采用的压力单位有巴(bar)和工程大气压、千克力每平方米(kgf/cm )等。
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。
2、静压力特性
二、液体静压力基本方程及其物理意义
1、静压力基本方程
如图所示容器中盛有液体,作用在液面上的压力为P0,现在求离液面h深处A点压力,在液体内取一个底面包含 A点的小液柱,设其底部面积为A,高为h。这个小液柱在重力及周围液体的压力作用下,处于平衡状态。则在垂直方向上的力平衡方程为 P=p0+ρgh=p0+γh 其中ρ为液体的密度, γ为液体的重度。
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。
2、静压力基本方程式的物理意义
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:
静压力基本方程式说明:静止液体中单位重量液体的压力能和位能可以相互转换,但各点的总能量保持不变,即能量守恒。
p/γ+z=z+hp,故 p/γ=hp
这说明了A处液体质点由于受到静压力作用而具有mghp的势能,单位重量液体具有的势能为hp。因为hp=p/γ,故p/γ为A点单位重量液体的压力能。
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。
3、绝对压力、相对压力和真空度
压力有两种表示方法:以绝对零压力作为基准所表示的压力,称为绝对压力。
相对压力为负数时,工程上称为真空度。真空度的大小以此负数的绝对值表示。
显然绝对压力=大气压力+相对压力(表压力)
相对压力(表压力)=绝对压力-大气压力
真空度=大气压力-绝对压力
绝对压力、相对压力与真空度的相互关系
如图所示: