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第3章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)(1) |
第1節(jié) 液體靜力學(xué)
1. 液體的靜壓力及其特性 1)當(dāng)液體相對靜止時,液體單位面積上所受的法向力,稱為液體的靜壓力p。(壓力、壓強) P=F/A 2)單位:Pa(帕)或(牛/平方米)。 MPa(兆帕) kPa(干帕) 1MPa=kPa=Pa bar(巴), 1bar=Pa=0.1MPa=1.02 3)液體靜壓力的性質(zhì) a. 液體的壓力沿著內(nèi)法線作用于承壓面,即靜止液體只承受法向壓力,不承受剪切力和拉力。 b. 靜止液體內(nèi),任意點處所受到的靜壓力各個方向都相等。 2 工作壓力的分級
3. 液體靜力學(xué)基本方程 1) 靜止液體內(nèi)任一點處的壓力由兩部分組成,一部分是液面上的壓力,另一部分是與該點離液面的深度h的乘積。 即:靜壓力基本方程p=+h 2)同一容器(同一系統(tǒng)中)中,同一種液體內(nèi)的靜壓力隨液體深度h的增加而線性增加。 3)連通器內(nèi)同一種液體中,深度相同處的壓力都相等。 4)靜壓力基本方程的物理意義:靜止液體內(nèi)任何一點都具有壓力能和位能兩種能量形式,其總和保持不變,即能量守恒。但是兩種能量可以相互轉(zhuǎn)換。 4 絕對壓力、相對壓力和真空度 以絕對真空作為基準(zhǔn)所表示的壓力,稱為絕對壓力。 以大氣壓力作為基準(zhǔn)所表示的壓力,稱為相對壓力。由于大多數(shù)測壓儀表所測的壓力都是相對壓力,所以相對壓力也稱為表壓力。 當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力時,比大氣壓小的那部分壓力數(shù)值稱為真空度。 [注:大氣壓力簡介: 由于地心引力作用,距地球表面近的地方,地球吸引力大,空氣分子的密集程度高,撞擊到物體表面的頻率高,由此產(chǎn)生的大氣壓力就大。距地球表面遠的地方,地球吸引力小,空氣分子的密集程度低,撞擊到物體表面的頻率也低,由此產(chǎn)生的大氣壓力就小。因此在地球上不同高度的大氣壓力是不同的,位置越高大氣壓力越小。此外,空氣的溫度和濕度對大氣壓力也有影響。 在物理學(xué)中,把緯度為45°海平面(即海拔高度為零)上的常年平均大氣壓力規(guī)定為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)。 此標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為一定值。其值為, 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760毫米汞柱=1.013bar =1.013xpa=0.1013MPa] 5. 帕斯卡原理 在密閉容積中,由外力作用所產(chǎn)生的壓力可以等值地傳遞到液體內(nèi)部所有各點,這就是斯卡原理,或稱為靜壓力傳遞原理。 第2節(jié) 液體動力學(xué) 1、基本概念 1)理想液體:無粘性和不可壓縮的理想狀態(tài)的液體。 液體流動時,若液體中任一點處的壓力、流量和密度不隨時間變化而變化,則稱為恒定流動;反之,若液體中任一點處的壓力、流量和密度中有一個參數(shù)隨時間變化而變化,則稱為非恒定流動。 2)流量:單位時間內(nèi)流過某通流截面的液體體積,稱為流量。 q=V/t q—流量,常用單位為L/min V—液體體積 t—流過液體體積V所需的時間 平均流速:v=q/A 3) 流動液體的壓力 實際中,流動液體內(nèi)各點的壓力可認(rèn)為是相等的。 2、連續(xù)性方程: 理想液體在管道中作恒定流動時,流經(jīng)管道每一個截面的流量相等,這就是液流的連續(xù)性原理。q=vA=常數(shù) 也就是說:液體是以同一個流量在流管中連續(xù)地流動著;而液體的流速則與流通截面面積成反比。 3、理想液體的伯努利方程,也稱為理想液體的能量方程。 其物理意義是:在密閉的管道中作恒定流動的理想液體具有三種形式的能量(動能、位能、壓力能),在沿管道流動的過程中,三種能量之間可以相互轉(zhuǎn)化,但是在管道任一斷面處三種能量總和是一常量。-- 單位重量液體所具有的壓力能,稱為比壓能; -- 單位重量液體所具有的位能,稱為比位能; -- 單位重量液體所具有的動能,稱為比動能。 4、實際液體的伯努利方程 α:動能修正系數(shù),為截面上單位時間內(nèi)流過液體所具有的實際動能,與按截面上平均流速計算的動能之比(層流時α=2,紊流時α=1) :為單位重力液體從截面A1流到截面A2過程中的能量損耗。 [編著:曾保國] |
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