下载文档原格式
第二章液压与气压传动流体力学基础2．1 液体静力学一、液体的压力作用在液体上的力：质量力、表面力。
质量力：与液体质量有关并且作用在质量中心上的力称为质量力；表面力：与液体表面面积有关并且作用在液体表面上的力称为表面力；应力：法向应力、切向应力。
在液压技术工程上，单位面积上所受的内法向力简称为压力。
二、静止液体中的压力分布在重力作用下的静止液体，其压力分布特点：静止液体内任一点处的压力都由两部分组成：液面上的压力p；该点以上液体自重所形成的压力。
静止液体内的压力p随液体深度h呈直线规律分布。
距液面深度h相同的各点组成了等压面，这个等压面为一水平面三、压力的表示方法和单位1、压力的表示有两种表示方法：绝对压力、相对压力。
绝对压力：以绝对真空为基准相对压力：以大气压为基准真空度：比大气压小的那部分数值绝对压力＝大气压力+ 表压力表压力＝绝对压力- 大气压力真空度＝大气压力- 绝对压力2、压力的单位：单位面积液体上，作用的垂直负载四、静止液体中的压力传递帕斯卡(Pascal)定理：在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以相等的数值，传到液体的各点。
缸筒中的压力是由外界负载决定的，这是液压传动中的一个基本概念。
一处泄漏，系统失压五、液体静压力作用在固体壁面上的力2．2 液体动力学一、基本概念1、理想液体、定常流动和一维流动2、流线、流管和流束流线：流线是流场中一条一条的曲线，它表示同一瞬时流场中各质点的运动状态流管：在流场中给出一条不属于流线的任意封闭曲线，沿该封闭曲线上的每一点作流线，由这些流线组成的表面流束：流管内的流线群3、通流截面、流量和平均流速通流截面（过流断面）：在流束中与所有流线正交的截面；流量：在单位时间内流过某一通流截面的液体体积，以q来表示，单位为M3/S 或L/min；二、液体的流动状态液体在管道中流动时有两种流动状态：层流和紊流（湍流）。
三、流体连续性方程不可压缩液体的流动过程也遵守质量守恒定律。
第二章 流体力学基础液气压传动的工作介质流体静力学气体状态方程流体动力学液压系统的压力损失孔口及缝隙的流量压力特性充、放气温度与时间的计算2.7 充、放气温度与时间的计算 在气压传动和液压传动的蓄能器中都要进行充气。
充气的过程进行较快，热量来不及与外界交换。
故，充气过程一般都只是绝热过程。
一、充气温度与时间的计算2121(1)sk T T p k p ⋅=+-T 2 —— 气罐充气结束时的绝对温度；T s —— 气源的绝对温度；p 1 —— 气罐充气前的初始压力；p 2 —— 气罐充气结束时的压力；k —— 绝热系数；T 1 —— 气罐充气前的绝对温度； 当气源与被充气罐的温度均为室温，即 T s =T 1 时：12121(1)k T T p k p ⋅=+- 充气结束后，气罐壁散热，罐内气体温度降至室温，为一等容过程：1122T p p T =⋅ 气罐充到气源压力时，所需的时间 是：[]11.285(/)s t p p τ=-⋅612735.21710V kA T τ-=⨯⋅⋅ τ——充气与放气的时间常数。
p s —— 气源的压力；p 1 —— 气罐内的初始压力；气罐充气时的压力-时间特性曲线二、放气温度与时间的计算 罐内初始压力：p 1，T 1；排气后的压力↓p 2，温度↓T 2。
11212()k k p T T p -=⋅ 放气至p 2立即关闭阀门。
停止放气后，T 升至室温，为一等容过程。
1122T p T p =1111222()10.945()1 1.893k k k k aa p p k t k p p τ--⎧⎫⎡⎤⎪⎪=⋅-+⋅⎨⎬⎢⎥-⎪⎣⎦⎪⎭⎩ 放气终了时间为：1.893p a ——临界值p 1 —— 容器内初始绝对压力；p a —— 放气出口处的大气压力；p>1.893p a ，气流为声速流动；P<1.893p a ，气流为亚声速流动；气罐放气时的压力-时间特性曲线2.8 液 压 冲 击 和 气 穴一、液压冲击 液压系统中，由于某一工作元件状态突然改变而引起（局部）油压瞬时急剧上升，产生很高的压力峰值，出现冲击波的传递过程。
第二章 流体力学基础液气压传动的工作介质流体静力学气体状态方程流体动力学液压系统的压力损失孔口及缝隙的流量压力特性充、放气温度与时间的计算2.2流体静力学 流体静力学主要是讨论静止流体的力学特性及其基本方程，以及在流体传动中的应用。
所谓“静止流体”指的是流体内部质点间没有相对运动（处于平衡状态），不呈现粘性而言。
一、液体静压力及其特性1. 作 用 于 流 体 上 的 力作用在液体上的力有两种，即质量力和表面力。
① 质量力:指与流体质量成正比的力。
如：重力、惯性力直线：离心：F ma=F mrω=② 表面力:指与流体的作用面积成正比的力。
如：固体壁面对液体的作用力，液体表面上气体的作用力等 外力从液体内部取出的分离体所受的力内力流体处于静止（或平衡）状态时，单位面积上所受到的法向力，称为静压力（p ）。
2. 流体静压力及其特性F1F2F3F 4F 5F 3F 4△F △A ① 若包含液体某点的微小面积ΔA 上所作用的法向力为ΔF ， 则该点的静压力p 定义为：0lim A F p A ∆→∆=∆Fp A重要性质流体静压力的方向必然是沿作用面的内法线方向；由于液体质点间的凝聚力很小，微小的切力作用就会引起 质点的相对运动，这就破坏了流体的静力平衡。
因此平衡 条件下的流体只能承受压应力，而压力即为内法线方向。
？静止流体内任一点的流体静压力在各个方向上都相等，即：作用于一点的流体静压力的大小与该点的作用面在空间的方位无关。
方向大小♂ 虽然同一点的各方向压力相等，但不同点的压力却不是一样的， 因流体是连续介质，所以压力是空间坐标的连续函数， 即： P = f ( x. y. z )二、重力作用下静止液体的压力分布1. 静 压 力 基 本 方 程如图所示：容器中静止液体所受的力有：液体重力（F G ）、液面上压力（p0）及容器壁面作用在液体上的反压力。
该液体中任意一点的静压力可从液体中取微元体进行研究，微元体在垂直方向上的力的平衡方程为：00G p A p A F A p A gh A ρ⋅∆=⋅∆+⋅∆=⋅∆+⋅∆0p p gh ρ=+⇒静压力的基本方程2. 结 论① 液体内任意一点的压力由两部分组成表面力：p 0质量力：ρgh② 静止液体中压力随液体深度呈线性分布；③压力相等的所有点组成的面积称为等压面。
第二章 流体力学基础液气压传动的工作介质流体静力学气体状态方程流体动力学液压系统的压力损失孔口及缝隙的流量压力特性充、放气温度与时间的计算 研究流体动力学的主要目的是为了研究液体流动时的密度（ρ）、压力（p ）和流速（v ）等的变化规律，以及流动过程中的各种能量损失，液阻特性，流经各类孔口的流量计算问题。
2.4 流体动力学 三个基本定律： ☆物质不灭定律（质量守恒定律）—— 连续方程； ☆牛顿第二运动定律 —— 动量传输方程； ＊ 欧拉方程 —— 理想流体； ＊ 纳维尔—斯托克斯方程 —— 实际流体； ☆热力学第一定律（能量守恒定律）—— 能量方程（伯努利方程）； 研究方法： ① 欧拉法： 在流体内设定一个控制容积，然后研究流体质点流经该空间时，流体运动参数的变化规律。
即：欧拉法关注的是流畅中的“空间点”。
观察该点的运动参数随t的变化情况。
然后，综合所有空间点即得流体的运动特点。
② 假设、修正法： 先假定流体为理想流体，产生的误差通过实验数据修正。
一、基本概念1. 理想流体、恒定流动和一维流动① 理想液体：既无粘性又不可压缩的液体，是一种假想液体；②恒定流动：又称稳定流动，所有运动参数（如：速度、压力、密度等）均与时间（t）无关。
反之，只要有一个参数与 t 有关，则称为非恒定流动；③一维流动：流动参数仅仅依赖于一个坐标。
一维流动是最简单的流动。
在液压传动中，一般常把封闭管道内液体的流动按一维流动处理，再用实验数据修正结果。
２. 迹线、流线、流管、流束和总流① 迹线：流场中流体的某一质点在一段时间内在空间的运动轨迹。
② 流线：表示某一瞬时，经过流体流动空间中的许多点作出的一条光滑曲线。
在该瞬时，流线上各质点的速度方向与该线相切，并指向流体的流动方向。
在稳定（定常）流动时，流线不随时间而变化，这样流线就与迹线重合。
由于流动液体中任一质点在其一瞬时只能有一个速度，所以流线之间不可能相交，也不可能突然转折。
