1、第第2章液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)章液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)第二部分主教材習(xí)題及答案第二部分主教材習(xí)題及答案第三部分拓展題及答案第三部分拓展題及答案第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)一、學(xué)習(xí)方法一、學(xué)習(xí)方法 流體力學(xué)是專門研究流體平衡和流動(dòng)規(guī)律的一門學(xué)科。在流體力學(xué)是專門研究流體平衡和流動(dòng)規(guī)律的一門學(xué)科。在流體力學(xué)的學(xué)習(xí)中，要深刻理解有關(guān)名詞的定義、物理意義、流體力學(xué)的學(xué)習(xí)中，要深刻理解有關(guān)名詞的定義、物理意義、實(shí)質(zhì)、數(shù)學(xué)表達(dá)式、單位以及影響因素。特別要注意甄別意實(shí)質(zhì)、數(shù)學(xué)表達(dá)式、單位以及影響因素。特別要注意甄別意思相近或容易混淆的名詞、概念之間的差異，緊緊抓住不同思相近或容易混淆

2、的名詞、概念之間的差異，緊緊抓住不同點(diǎn)，從差異找個(gè)性，以個(gè)性明是非點(diǎn)，從差異找個(gè)性，以個(gè)性明是非(如流體的跡線與流線，流如流體的跡線與流線，流竹與流束竹與流束)。在運(yùn)用定理、公式求解問題時(shí)，首先要審題，明。在運(yùn)用定理、公式求解問題時(shí)，首先要審題，明確己知條件，緊扣所求問題，確運(yùn)用所學(xué)的定理、公式進(jìn)行確己知條件，緊扣所求問題，確運(yùn)用所學(xué)的定理、公式進(jìn)行求解。每個(gè)定理都是有其使用范圍和條件的，切忌亂用。如求解。每個(gè)定理都是有其使用范圍和條件的，切忌亂用。如帕斯卡靜壓定理只適合于靜止的流體帕斯卡靜壓定理只適合于靜止的流體;流量連續(xù)方程、伯努利流量連續(xù)方程、伯努利方程和動(dòng)量方程只適合于流動(dòng)的流體。方程

3、和動(dòng)量方程只適合于流動(dòng)的流體。下-頁 返回第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)二、學(xué)習(xí)要點(diǎn)二、學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.液壓油的基本要求液壓油的基本要求傳遞能量、潤滑元件、冷卻系統(tǒng)、去除污物、防止銹蝕。傳遞能量、潤滑元件、冷卻系統(tǒng)、去除污物、防止銹蝕。2.液壓油的物理性質(zhì)液壓油的物理性質(zhì)(1)密度密度:單位體積液體所具有的質(zhì)量。單位體積液體所具有的質(zhì)量。(2)可壓縮性可壓縮性:液體因所受壓力增高而發(fā)生體積縮小的性質(zhì)。液體因所受壓力增高而發(fā)生體積縮小的性質(zhì)。(3)孰性孰性:液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，由于液體分了之間的內(nèi)液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，由于液體分了之間的內(nèi)聚力使液體流動(dòng)受到牽制，從而沿其界面產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，這聚

4、力使液體流動(dòng)受到牽制，從而沿其界面產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，這一特性稱為液體的孰性。孰性表征了流體抵抗剪切變形的能一特性稱為液體的孰性。孰性表征了流體抵抗剪切變形的能力。薪度的度量方法有以下幾種。力。薪度的度量方法有以下幾種。上-頁 下-頁 返回第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo) 絕對黏度，又稱動(dòng)力黏度，直接表示流體的絕對黏度，又稱動(dòng)力黏度，直接表示流體的x性大小。性大小。其物理意義是當(dāng)速度梯度等于其物理意義是當(dāng)速度梯度等于1時(shí)，單位面積上內(nèi)摩擦力的時(shí)，單位面積上內(nèi)摩擦力的大小。大小。 運(yùn)動(dòng)黏度運(yùn)動(dòng)黏度,指絕對黏度與密度的比值。指絕對黏度與密度的比值。 相對黏度，又稱條件黏度，是以相對于蒸餾水的相對黏度，又

5、稱條件黏度，是以相對于蒸餾水的x度大度大小來表示液體的黏度。小來表示液體的黏度。 (4)黏溫特性黏溫特性:油液的薪度隨溫度的升高而變小的性質(zhì)。油油液的薪度隨溫度的升高而變小的性質(zhì)。油液的薪度隨溫度的變化越小越好。液的薪度隨溫度的變化越小越好。3.液體靜壓力液體靜壓力P 靜壓力指靜止液體單位面積上所受到的法向力。靜壓力指靜止液體單位面積上所受到的法向力。0FpppghA上-頁 下-頁 返回第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)4.氣壓及單位氣壓及單位(1)氣壓的表示方法氣壓的表示方法(圖圖2-1)絕對壓力絕對壓力: 以絕對真空為零點(diǎn)而計(jì)量的壓力。以絕對真空為零點(diǎn)而計(jì)量的壓力。相對壓力相對壓力: 以大氣

6、壓為基準(zhǔn)點(diǎn)而計(jì)量的壓力。以大氣壓為基準(zhǔn)點(diǎn)而計(jì)量的壓力。表壓表壓: 正的相對壓力。正的相對壓力。真空度真空度: 負(fù)的相對壓力的絕對值。負(fù)的相對壓力的絕對值。(2)氣壓的單位。氣壓的單位。帕帕(Pa) 1 Pa=1 N/m2兆帕兆帕(MPa) 1 MPa=106 Pa巴巴(bar)， 1 bar=1 kg/cm21標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm) 1 atm=1.01X105 Pa上-頁 下-頁 返回第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)5.流場基本概念示意圖流場基本概念示意圖(圖圖2-2)6.流體三大方程流體三大方程(1)流量連續(xù)方程流量連續(xù)方程質(zhì)量守恒。質(zhì)量守恒。(2)伯努利方程伯努利方程能量守恒。

7、能量守恒。(3)動(dòng)量方程動(dòng)量方程動(dòng)量守恒。動(dòng)量守恒。1122v Av A常數(shù)2211221222wpupuzzhgggg2 21 1()Fqvv上-頁 下-頁 返回第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)7.管路中的總壓力損失管路中的總壓力損失8.液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)(1)液體在小孔中的流動(dòng)。液體在小孔中的流動(dòng)。(2)液體在縫隙中的流動(dòng)。液體在縫隙中的流動(dòng)。液體在平板縫隙中的流動(dòng)。液體在平板縫隙中的流動(dòng)。ppp mqKA p30122ubhqpbhl 上-頁 下-頁 返回第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo)液體在圓柱環(huán)形間隙中的流動(dòng)。液體在圓柱環(huán)形間隙中的流動(dòng)。 9.液壓沖擊及

8、氣穴液壓沖擊及氣穴 (1)液壓沖擊液壓沖擊:流體速度急速改變時(shí)，由于流動(dòng)液體的慣性或流體速度急速改變時(shí)，由于流動(dòng)液體的慣性或運(yùn)動(dòng)部件的慣性，使液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力發(fā)生突然變化的現(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)部件的慣性，使液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力發(fā)生突然變化的現(xiàn)象。液壓沖擊的危害液壓沖擊的危害:造成竹道破裂、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。造成竹道破裂、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。 (2)氣穴氣穴:流體壓力突降時(shí)，混入流體中的氣體被分離出來的流體壓力突降時(shí)，混入流體中的氣體被分離出來的現(xiàn)象。氣穴的危害現(xiàn)象。氣穴的危害:引起振動(dòng)，產(chǎn)生沖擊、噪聲和氣蝕。引起振動(dòng)，產(chǎn)生沖擊、噪聲和氣蝕。 (3)氣蝕氣蝕:因氣穴產(chǎn)生的腐蝕。因氣穴產(chǎn)生的腐蝕。3000122dhd

9、h uqpl 上-頁 返回第二部分主教材習(xí)題及答案第二部分主教材習(xí)題及答案 2-1為什么壓力會(huì)有多種不同測量與表示單位為什么壓力會(huì)有多種不同測量與表示單位? 解解:從理論上講，采用絕對壓力比較精確，但因世界上不從理論上講，采用絕對壓力比較精確，但因世界上不存在絕對的壓力，所以絕對壓力的測量在實(shí)際工程中難以應(yīng)存在絕對的壓力，所以絕對壓力的測量在實(shí)際工程中難以應(yīng)用。采用相對壓力，可以從壓力表中直接讀取壓力值的大小，用。采用相對壓力，可以從壓力表中直接讀取壓力值的大小，若需要求絕對壓力，可以很方便地進(jìn)行換算。若需要求絕對壓力，可以很方便地進(jìn)行換算。2-2為什么說壓力是能量的一種表現(xiàn)形式為什么說壓力是

10、能量的一種表現(xiàn)形式? 解解:壓力反映了流體內(nèi)分子之間的距離。分子之間的距離壓力反映了流體內(nèi)分子之間的距離。分子之間的距離反映了分子之間的內(nèi)力的大小進(jìn)而反映了分子能量的大小。反映了分子之間的內(nèi)力的大小進(jìn)而反映了分子能量的大小。壓力增大，導(dǎo)致分子內(nèi)能增大，使能量儲(chǔ)存起來，而壓力減壓力增大，導(dǎo)致分子內(nèi)能增大，使能量儲(chǔ)存起來，而壓力減少表小分子的能量被釋放出來。少表小分子的能量被釋放出來。下-頁 返回第二部分主教材習(xí)題及答案第二部分主教材習(xí)題及答案2-4為什么減緩閥門的關(guān)閉速度可以降低液壓沖擊為什么減緩閥門的關(guān)閉速度可以降低液壓沖擊? 解解:減緩閥門的關(guān)閉速度可以削減沖擊波的強(qiáng)度。減緩閥門的關(guān)閉速度可

11、以削減沖擊波的強(qiáng)度。2-5為什么在液壓傳動(dòng)中對竹道內(nèi)油液的最大流速要加以限為什么在液壓傳動(dòng)中對竹道內(nèi)油液的最大流速要加以限制制? 解解:為了減少液沖擊。為了減少液沖擊。 2-6如題如題圖圖2-6所示，充滿液體的倒置所示，充滿液體的倒置U形竹，一端位于一形竹，一端位于一液面與大氣相通的容器中，另一端位于一密封容器中。容器液面與大氣相通的容器中，另一端位于一密封容器中。容器與竹中液體相同，密度與竹中液體相同，密度1 000 kg/m3。在靜止?fàn)顟B(tài)下，。在靜止?fàn)顟B(tài)下，h1 =0.5 m h2=2 m，試求在，試求在A, B兩處的真空度。兩處的真空度。解解:(1) A點(diǎn)的真空度為點(diǎn)的真空度為500.2

12、5 10AppPa上-頁 下-頁 返回第二部分主教材習(xí)題及答案第二部分主教材習(xí)題及答案(2) B點(diǎn)的真空度為點(diǎn)的真空度為2-8如題如題圖圖2-8所示所示解解:(1)求重力求重力G(2)求浮力求浮力FM500.05 10BppPa3432932DGgN32437()3223MDDhFhgN上-頁 下-頁 返回第二部分主教材習(xí)題及答案第二部分主教材習(xí)題及答案(3)求水平力求水平力F將己知數(shù)據(jù)代入上式得將己知數(shù)據(jù)代入上式得422223640.00642()3 261222daDDDDd24173.33FdgHH2414.06 1016dbmHH 上-頁 下-頁 返回第二部分主教材習(xí)題及答案第二部分主

13、教材習(xí)題及答案2-9如題如題2-9圖圖所示所示解解(1)選擇油液面為選擇油液面為1-1截面，出油日為截面，出油日為2-2截面，寫出伯努截面，寫出伯努利方程為利方程為(2)可將上式簡化為可將上式簡化為(3)出口流量為出口流量為2211221222wpupuzzhgggg2222appvHggg221.72/qv AL s上-頁 下-頁 返回第二部分主教材習(xí)題及答案第二部分主教材習(xí)題及答案(4) 需時(shí)間為需時(shí)間為2-10如題如題2-10圖圖所示所示解根據(jù)局部壓力損失方程得解根據(jù)局部壓力損失方程得通過管道的流量為通過管道的流量為1.62th22vP26.09(/ )qvAL s上-頁 返回第三部分拓

14、展題及答案第三部分拓展題及答案 T2-1如果活塞不能移動(dòng)，液壓缸又是剛性的，試求由于溫如果活塞不能移動(dòng)，液壓缸又是剛性的，試求由于溫度的變化，油液的膨脹使液壓缸中液壓油的壓力上升多少度的變化，油液的膨脹使液壓缸中液壓油的壓力上升多少?解：則可得壓力增大值為解：則可得壓力增大值為 T2-2某液壓系統(tǒng)的油液中混入占體積某液壓系統(tǒng)的油液中混入占體積1%的空氣，試求壓的空氣，試求壓力分別為力分別為3.5 MPa和和7.0MPa時(shí)該油的等效體積模量。當(dāng)油時(shí)該油的等效體積模量。當(dāng)油液中混入液中混入5%的空氣，壓力為的空氣，壓力為3.5 MPa時(shí)，油液的等效體積時(shí)，油液的等效體積模量等于多少模量等于多少(設(shè)

15、鋼竹的彈性忽略不計(jì)設(shè)鋼竹的彈性忽略不計(jì))?61020206.76 1058.55 100.150.44VpPaMPakV 下-頁 返回第三部分拓展題及答案第三部分拓展題及答案解：油液的等效體積模量為解：油液的等效體積模量為T2-3圖圖T2-3所示所示解：動(dòng)力黏度解：動(dòng)力黏度帶入數(shù)據(jù)帶入數(shù)據(jù)29631151/2.0 101001.4 3.5 100.093 10mNKKMPa /fFAdu dy8/0.06280.051()2512Pa s上-頁 下-頁 返回第三部分拓展題及答案第三部分拓展題及答案T2-4圖圖T2-4所示所示解：解：求得求得210.1196 0.140.0526()0.5025

16、00()0.120.11962duFAdyAmdusdy8.55()FN上-頁 下-頁 返回第三部分拓展題及答案第三部分拓展題及答案T2-5在連通器中存在兩種液體，如圖在連通器中存在兩種液體，如圖T2-5所示。所示。解：取解：取1-1為基準(zhǔn)面，由于在同一液體單，所以為基準(zhǔn)面，由于在同一液體單，所以1-1是等壓是等壓面，于是面，于是T2-6如圖如圖T2-6所示所示 解解:設(shè)球形容器內(nèi)氣體的絕對壓力為設(shè)球形容器內(nèi)氣體的絕對壓力為P，取和大氣相接觸的液，取和大氣相接觸的液面為等壓面，得面為等壓面，得1 122321000 0.6800(/)0.75hhkg m1122appghgh上-頁 下-頁 返

17、回第三部分拓展題及答案第三部分拓展題及答案真空度為真空度為T2-7圖圖T2-7所小為一微壓計(jì)所小為一微壓計(jì)解解:取取P1液面為等壓面，則液面為等壓面，則T2-8如圖如圖T2-8所示所示解解:U形竹內(nèi)的靜壓力平衡方程為形竹內(nèi)的靜壓力平衡方程為所以，所以，1122ghgh1212sin1000 9.8 0.08 sin6ppglppAAABBBpgzpgzgh汞8350()ABpppPa上-頁 下-頁 返回第三部分拓展題及答案第三部分拓展題及答案T2-9圖圖T2-9所示所示解：解：底而的作用力為底而的作用力為T2-10解：解：21000 9.8 21153944pA 215286624.21120

18、00000()4pAN12812HHHddmmdDdmmdDdmm上-頁 下-頁 返回第三部分拓展題及答案第三部分拓展題及答案T2-11解：方形截面槽的流量為解：方形截面槽的流量為T2-13解：并聯(lián)管道同并聯(lián)電路一樣，兩個(gè)分管流量之和等于總流解：并聯(lián)管道同并聯(lián)電路一樣，兩個(gè)分管流量之和等于總流量。量。263417.32 10 (/ )128d Hqpmsl 21122vdvd上-頁 下-頁 返回第三部分拓展題及答案第三部分拓展題及答案T2-14一高架水箱如圖一高架水箱如圖T2-14所示所示解：解：T2-15如圖如圖T2-15所示。所示。所以沿程壓力損失為所以沿程壓力損失為局部阻力損失為局部阻力損失為217857851.57HHdhdthdhtHh 20.1052l vpMPad0.051pMPa上-頁 下-頁 返回第三部分拓展題及答案第三部分拓展題及答案因此總阻力損失因此總阻力損失P為為T2-16液壓泵從油池中抽吸潤滑油如圖液壓泵從油池中抽吸潤滑油如圖T2-16所示所示解：列出伯