CH2 液压与气压传动-流体力学基础

1、，CH2液压和气动驱动流体力学基础，CH2液压和气动驱动流体力学基础，2.1流体力学2.2流体力学2.3液体流压力损失2.4端口和槽流2.5气体静态2.6气体力学2.7空气动力学2.7孔现象和液压冲击。2.1液体静态，液体的压力静态液体的压力分布压力表示方法和单位静态液体中压力传递液体作用于固体壁的力。液体静态、液体静态、液体静态力学中，主要讨论了静止中液体的平衡规律以及这些规律的工程应用。所谓液体停止意味着液体内部的粒子之间没有相对运动。液体本身与容器一起可以像刚体一样进行各种行为。作用于液体的力有两种类型。一个是质量力，另一个是表面力。质量力作用于液体中的所有粒子，其大小与质量成正比。单位

2、质量液体受到的质量力称为单位质量力，在数值上等于重力加速度。静止液体只能承受压力(内部法向力)，因为粒子之间没有相对运动，没有拉力或切向力。液体每单位面积受到的内部垂直力简单地称为压力。物理中称为压力，但在液压和气压系统中称为压力，通常用p表示。液体的压力，静态压力有两个重要特性：流体静态压力垂直于活动面，与该面的内部法线方向一致。在静止液体中，某一点接收的所有方向的静态压力相同。因此，可以看出静止液体总是处于压缩状态，内部的所有粒子都受到平衡压力的影响。气缸处于平衡状态且pdA=p0dA G替换为G=rghdA pdA=p0dA rghdA的静态液体的压力分布：p=P0 rgh，图2-1静态

3、压力的分布规律。静止液体的任意点处的压力由两部分组成：液体表面的表面压力P0和液体自重引起的点的压力rgh。静止液体的压力p在液体水平上随着深度h的变化线性分布。在相同的深度，每个点的压力相同，所有由相同压力组成的点的面是等压面，在重力下，静止液体的等压面是平面。图2-1静态压力分布，p=P0 rgh，示例2.1已知油密度r=900 kg/m3，F=10000 N，活塞直径d=2x10-1m，活塞厚度H=5x10-2 m，活塞材料为钢，其密度为7800 kg/m3。在不考虑大气压力影响的情况下，试验活塞下深度为h=0.5 m的液体压力。p=P0 rgh，p0=(F Fg)/A，解决方案：压力的

4、表示和单位，绝对压力：使用绝对真空作为基准0值测量的压力称为绝对压力。相对压力：相对于大气压力测量的压力，相对于大气压力为零时称为相对压力或表压。真空度。当绝对压力低于大气压时，习惯上称为真空。点的绝对压力小于大气压力的部分称为该点的真空度。绝对压力，相对压力和真空度，示例2.2容器装满了10米高的水。已知水的密度r=1000 kg/m3。寻找容器底部的相对压力。p=P0 rgh，相对压力pr=p-P0=rgh，解决方案：静压液体中的压力传递，静压传递原理(帕斯卡原理):在密封容器内，静压液体任意点的压力以等效值传递给液体的所有点。不考虑活塞和液体重力引起的压力变化，液体中的压力为，示例2.4

5、两个相互连接的液压缸，已知的大圆柱内径D=100mm，小圆柱内径d=20mm，大型活塞中放置的物体产生的重力为F2=50000N。为了让大活塞抬起重物，小活塞需要施加多大的力F1。解决方案：外力产生的压力在两个气缸中是相同的，具体取决于静压传动(帕斯卡)原理。如果大型液压缸的活塞没有载荷(F2=0)，则省略活塞重量和其他阻力不会对液体施加压力，无论如何驱动小型液压缸的活塞。这表明液压系统的压力是由外部负载决定的，这是液压传动的基本概念。作用于固体壁面的流体静压力的力，液压传动，省略液体自身重量引起的压力，液体各点的静压力均匀分布，垂直作用于压缩表面。压力实体壁是平面时，液体对此平面的总作用力f

6、是压力p和压缩区域a的乘积，方向垂直于该平面。即F=pA，实体壁面为压力p，水压p的液压油的水压右侧半缸内壁的作用力Fx，内壁小区域dA: dA=LDS=lrdq作用于区域的力dFx的水平分割力：dFx=dFcosq=pdAcosq=prlcosqdq，圆柱体右半壁在x方向上的作用力总和Fx=ax=2rl是圆柱体右半壁在x方向上的投影面积。通过Fx=pAx，作用于表面的液体压力的一侧所施加的力等于静态压力乘以表面在该方向投影的区域。2.2流体力学，2.2流体力学，基本概念流的连续性方程伯努利方程动量方程，流体力学：基本概念，理想液体，正常流动和一维流动理想液体是指没有粘性且无法压缩的液体。恒定

7、流：在液体中任意空间点的压力、流速和密度不随时间变化的情况下，此流称为恒定流(稳定流、恒定流)。相反，称为异常流。一维流：液体是线性流。如果是平面或空间流，则称为二维或三维流。液体动力学：基本概念，流动线，流动管和光束流动线：在一瞬间移动的流场中液体粒子的空间曲线。在流线上，每个粒子的速度方向与流线相切。流动管道：在一瞬间在流场上绘制闭合曲线，然后通过曲线上每个点的流动流线，由这些流动线组成的曲面称为流动管道。梁：充满流管的有线的整体，称为束。流体力学：基本概念、流剖面、流和平均流速流剖面：与梁的所有流线垂直的剖面。流动：在单位时间内通过流动剖面的液体体积称为流动，以q表示。流量的通用单位是m

8、3/s或L/min。v是液体的体积，t是时间。通过小流截面dA的流dq=udA通过整个流截面的a的流量为，流剖面、流和平均流平均流平均流v均匀分布通过固定流剖面的点的流，液体通过此流剖面的流与通过实际流u的流相同。也就是说，流动剖面a的平均流速为：流体力学：连续性方程，连续性方程是质量常数定律在流体力学中的具体表达。液体在管道内均匀流动，使通过两个截面的液体质量相同，根据质量守恒定律，质量守恒定律，通过一、两个流动截面。也就是说，r1v1 A1=r2v2 A2忽略液体的可压缩性。也就是说，r1=R2具有v1 A1=v2 A2，这表示Q1=Q2或q=v A=常数(连续性方程式)表示通过流动管内所

9、有流动剖面的流动是相同的，并且如果流动是固定的，则所有流动剖面的流动区域与流量成反比。假定已知流q1=25 L/min，小活塞杆直径d1=20mm，小活塞杆直径D1=75mm，大活塞杆直径d2=40mm，大活塞直径D2=125mm，大小活塞的运动速度vv，没有泄漏流量，解法：流动连续性方程式q=根据vA，活塞的移动速度分别为，液体动力学：伯努利方程式，伯努利方程式是流体力学中能量守恒定律的具体表现法。理想液体的运动微分方程理想液体的伯努利方程，理想液体的运动微分方程，两端剖面上的压力作用力：作用于微元素的重力：-rgdsdA，在恒定流下微元素的惯性力为：理想液体的运动微分方程，牛顿第二定律SF

10、=ma，例如理想液体沿流线进行恒定流时的运动微分方程，表示单位质量液体的力平衡方程。理想液体的伯努利方程沿着自下而上的s从截面1积分到截面2，就可以得到微元素移动时的能量关系。换句话说，如果将自下而上的两边除以g来整理：理想液体的伯努利方程也可以由下而上，因为截面1和截面2是任意导入的。这是理想的液体束形成一定流时的伯努利方程或能量方程。理想液体是三种形式的恒定流：压力能量、位置能量和动能，在任何一个截面上，三种能量形式之间可以相互转换，但总和是恒定值，即能量守恒。如果将实际液体的伯努利方程从截面1传递到截面2的能量设置为hw，则实际液体微梁用作恒定流时的伯努利方程为：自下而上的两端乘以相应的

11、小流dq (dq=u1dA1=u2dA2)，然后对每个流的相交流区域A1和A2进行积分。因此，实际液体的伯努利方程进一步简化如下：1)流动剖面中每个点的压力与流体静态压力具有相同的分布，2)在流动剖面中的点使用平均流速v而不是各种流速u。3)动能修正系数a，即4)对能量损失的引入也被平均能量损失代替。也就是说。实际液体的伯努利方程是自上而下替换和整理上述关系后，常识是只有重力作用的实际液体在流管中平行(或缓慢)流动时的伯努利方程。物理意义是单位重力液体的能量守恒。伯努利方程的另一种常见形式是Dpw是液体流动时的压力损失。测试范例2.6管的直径D1=10 cm、喷嘴的平均流速v1=1.4m/s、管垂直下方H=1.5 m处的流速v2和油柱的直径D2。解决方案：不考虑液体自由流动时圆柱体和空气之间摩擦能量损失的影响