液压流体力学.pptx

2-2 2-2 流体静力学流体静力学静压力及其特性静压力基本方程式帕斯卡原理静压力对固体壁面的作用力压力的表示方法第1页/共22页静压力及其特性静压力及其特性液体的静压力静止液体在单位面积上所受的法向力称为静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。静压力。p p=lim=limFF/A A （AA00）若在液体的面积若在液体的面积A A上所受的作用力上所受的作用力F F为均匀为均匀分布时，静压力可表示为分布时，静压力可表示为 p p=F F/A A 液体静压力在物理学上称为压强，工程实液体静压力在物理学上称为压强，工程实际应用中习惯称为压力。际应用中习惯称为压力。液体静压力的两个特性 液体静压力垂直于承压面，方向为该面内液体静压力垂直于承压面，方向为该面内法线方向。法线方向。液体内任一点所受的静压力在各个方向上液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。都相等。第2页/共22页静压力基本方程式静压力基本方程式重力场中静压力基本方程式 p p=p p0 0+ghgh 重力场中静止液体压力分布特征：压力由两部分组成：液面压力压力由两部分组成：液面压力p p0 0，自重形成的压力，自重形成的压力ghgh。液体内的压力与液体深度成正比。液体内的压力与液体深度成正比。离液面深度相同处各点的压力相等，压力相等的所离液面深度相同处各点的压力相等，压力相等的所有点组成等压面，重力作用下静止液体的等压面为有点组成等压面，重力作用下静止液体的等压面为水平面。水平面。静止液体中任一质点的总能量静止液体中任一质点的总能量 （p/gp/g）+h+h 保持不变，即能量守恒。保持不变，即能量守恒。第3页/共22页2-2 2-2 流体静力学流体静力学压力的表示方法（1）压力单位 国际单位：帕（Pa=N/m2）、千帕（kPa）、兆帕（MPa）工程单位:公斤力/厘米2(kgf.cm-2)、巴（bar）或工程大气压(atm)1atm=1 kgf.cm-2=9.81X104 Pa 1bar=105Pa=0.1MPa 1bar=1.02kgf/cm2 液柱高:米水柱（mH2O）、毫米汞柱（mmHg）第4页/共22页（2）绝对压力、相对压力（表压力）和真空度大气压p0绝对压力相对压力绝对真空真空度绝对压力=相对压力+大气压真空度（负的相对压力）=绝对压力-大气压第5页/共22页2-3 2-3 流体动力学流体动力学 基本概念 理想流体 不可压缩流体 定常流动 过流断面 流量 平均流速 缓变流（均匀流、非 均匀流、急变流）基本原理（流量）连续性方程 伯努利方程 动量方程第6页/共22页一、流体运动的基本概念一、流体运动的基本概念理想流体：没有粘性的流体不可压缩流体：不考虑流体的压缩性（即密度为常量）定常流动：流体流动过程中任意点上的运动参数（速度、压力等）不随时间变化的流动状态 第7页/共22页一、流体运动的基本概念一、流体运动的基本概念过流断面：与流动方向相垂直的液体横截面积（有平面也有曲面）流量：（不可压缩流体用体积流量）单位时间内流过过流截面的液体体积，用q 表示平均流速：一种假想流速，等于流量除以过流截面面积第8页/共22页一、流体运动的基本概念一、流体运动的基本概念均匀流：流线为直线且相互平行非均匀流 缓变流：流线之间的夹角较小、流线虽然变曲但曲率较小而接近直线的流动 急变流：流线之间的夹角较大、流线弯曲的曲率较大的流动第9页/共22页二、流量连续性方程（质量守恒）二、流量连续性方程（质量守恒）液压流体力学：不可压缩定常流动的流量连续性方程液压应用：分支流、合并流第10页/共22页三、伯努利方程（能量守恒）三、伯努利方程（能量守恒）重力场中理想流体不可压缩定常流动的某一条流线上（单位质量）的伯努利方程上式中：单位质量液体的位能；单位质量液体的压力能；单位质量液体的动能。第11页/共22页三、伯努利方程三、伯努利方程 重力场中粘性不可压缩定常流流线上伯努利方程 或 第12页/共22页伯努利方程伯努利方程 重力场中粘性不可压缩定常流总流的伯努利方程第13页/共22页三、伯努利方程三、伯努利方程伯努利方程 位置水头（位能）压力水头（压力能）流速水头（动能）水头损失第14页/共22页 液压领域应用特点：(1)液压油是粘性流体 (2)流体不可压缩（油的体积弹性模量约为 (1.22）103 MPa）(3)定常流动 （4）选取缓变流动的截面作研究对象 三、伯努利方程三、伯努利方程第15页/共22页伯努利方程应用举例伯努利方程应用举例如图示简易热水器，左端接冷水管，右端接淋浴莲蓬头。已知 A1=A2/4和A1、h值，问冷水管内流量达到多少时才能抽吸热水？解：沿冷水流动方向列A1、A2截面的伯努利方程 p1/g+v12/2g=p2/g+v22/2g补充辅助方程 p1=pagh p2=pa v1A1=v2A2代入得 h+v12/2g=(v1/4)2/2g v1=(32gh/15)1/2 q=v1A1=(32gh/15)1/2 A1第16页/共22页四、动量方程四、动量方程从刚体动力学中引用流体所受外力由动量（定理）方程求得：作用于控制体积内的液体的外力等于该控制体积内液体的动量变化率。第17页/共22页第18页/共22页四、动量方程四、动量方程 应用条件:不可压缩定常流动 应用目的：应用动量（定理）方程求流体对固体的作用力 液压领域的典型应用：求阀芯的稳态液动力第19页/共22页6969第20页/共22页(1)进油腔控制体受力:(2)回油腔控制体受力:(3)阀芯受力是两控制体受力的反作用(合)力 Fs1 Fs2 进油缸缸回油第21页/共22页感谢您的观看！第22页/共22页