1、第一节 液体静力学,第二节 液体动力学,第三节 管道中液流的特性,第三章 液压流体力学基础,第四节 孔口和缝隙液流,第五节 气 穴 现 象,第六节 液 压 冲 击,习惯上把液体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力称为压力，例如当A面积上作用有法向力F时，液体内某点处的压力即定义为,第一节 液体静力学,一、压力及其性质,液体的压力有如下重要性质：静止液体内任意点处的压力在各个方向上都相等。,二、重力作用下静止液体中的压力分布,（一）静压力基本方程,液体静压力分布有如下特征： 静止液体内任一点的压力由两部分组成。 静止液体内的压力随液体深度呈线性规律递增。 同一液体中，离液面深度相等的各点压力相
2、等。,（二）静压力基本方程的物理意义,静压力基本方程的物理意义是：静止液体内任何一点具有压力能和位能两种能量形式，且其总和保持不变，即能量守恒。但是两种能量形式之间可以相互转换。,根据度量基准的不同，压力有两种表示方法：以绝对零压力作为基准所表示的压力，称为绝对压力；以当地大气压力为基准所表示的压力，称为相对压力。绝对压力与相对压力之间的关系如图3-3所示。,三、压力的表示方法及单位,在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值传递到液体中所有各点。这就是帕斯卡原理，或称静压传递原理。帕斯卡原理是液压传动的一个基本原理。,四、帕斯卡原理,第二节 液体动力学,一、基本概念,（一）理想液体、恒定流
3、动和一维流动,（二）流线、流管和流束,（三）通流截面、流量和平均流速,（四）流动液体的压力,设在流动的液体中取一控制体V（见图3-10），它内部液体的质量为m，单位时间内流入、流出的质量流量为qm1、qm2，根据质量守恒定律，qm1- qm2 应等于该时间内控制体V中液体质量的变化率dm/dt。由于qm1=1q1、 qm2 =2q2、m=V，因此,二、连续方程,这就是流体流过具有固定边界控制体时通用的连续方程。,三、能量方程,（一）理想液体的运动微分方程,（二）理想液体的能量方程,（三）实际液体的能量方程,动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用。动量定理指出：作用在物体上的合外力的大小等于物
4、体在力作用方向上的动量变化率，即,四、动量方程,将动量定理应用于液体时，须在任意时刻t时从流管中取出一个由通流截面A1和A2围起来的液体控制体，如图3-16所示。,实验证明，液体在圆管中的流动状态不仅与管内的平均流速v有关，还和管径d、液体的运动粘度有关。而用来判别液流状态的是由这三个参数所组成的一个称为雷诺数Re的无量纲数,第三节 管道中液流的特性,一、流态与雷诺数,（一）层流和湍流,（二）雷诺数,液体在圆管中的层流流动是液压传动中的最常见现象，在设计和使用液压系统时，就希望管道中的液流保持这种状态。 图3-18所示为液体在等径水平圆管中作恒定层流时的情况。,二、圆管层流,湍流时流速变化情况
5、如图3-19所示。,三、圆管湍流,对于充分的湍流流动，其流通截面上的流速分布图形如图3-20所示。,（一）沿程压力损失,四、压力损失,(二)局部压力损失,（三）波纹管中的压力损失,（四）液压系统管路的总压力损失,薄壁小孔是指小孔的长度和直径之比l/d0.5的孔，一般孔口边缘做成刃口形式，如图3-25所示。,第四节 孔口和缝隙液流,一、薄壁小孔,当孔的长度和直径之比0.5l/d4时，称为短孔，短孔加工比薄壁小孔容易，因此特别适合于作固定节流器使用。,二、短孔和细长孔,当孔的长度和直径之比l/d4时，称为细长孔。,三、缝隙液流,（一）平行平板缝隙,图3-31所示为在两块平行平板所形成的缝隙间充满了
6、液体，缝隙高度为h，缝隙宽度和长度为b和l，且一般恒有bh和lh。,（二）环形缝隙,1.流经同心环形缝隙的流量,2.流经偏心环形缝隙的流量,（三）圆环平面缝隙,图3-34所示为液体在圆环平面缝隙间的流动。,液体不可避免地会含有一定量的空气。液体中所含空气体积的分数称为它的含气量。空气可溶解在液体中，也可以气泡的形式混合在液体之中。,第五节 气 穴 现 象,一、空气分离压和饱和蒸气压,石油基液压油在静止状态下空气的溶解度与时间的关系如图3-37所示，它反映了溶解速度。,当液体在某一温度下其压力继续下降而低于一定数值时，液体本身便迅速汽化，产生大量蒸气，这时的压力称为液体在该温度下的饱和蒸气压。
7、一般说来，液体的饱和蒸气压比空气分离压要小得多。几种液压液的饱和蒸气压与温度的关系如图3-38所示。,当液流流到图3-39所示的节流口的喉部位置时，根据能量方程，该处的压力要降低。,二、节流口处的气穴现象,如该处压力低于液压液工作温度下的空气分离压，溶解在液压液中的空气将迅速地大量分离出来，变成气泡，产生气穴。,具体措施有：,减小阀孔口前后的压差，一般希望其压力比p1/p23.5。 正确设计和使用液压泵站。 液压系统各元部件的连接处要密封可靠，严防空气侵入。 采用抗腐蚀能力强的金属材料，提高零件的机械强度，减小零件表面粗糙度值。,三、减小气穴现象的措施,第六节 液 压 冲 击,一、管内液流速度突变引起的液压冲击,有一液位恒定并能保持液面压力不变的容器如图3-40所示。,设运动部件在制动时的减速时间为t，速度的减小值为v，则根据动量定律可近似地求得左腔内的冲击压力p，由于,二、运动部件制动所产生的液压冲击,故有,三、减小液压冲击的措施,适当加大管径，限制管道流速v。 正确设计阀口或设置制动装置。 延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间，可采用换向时间可调的换向阀。 尽可能缩短管长，以减小压力冲击波的传播时间，变直接冲击为间接冲击。 在容易发生液压冲击的部位采用橡胶软管或设置蓄能器，以吸收冲击压力；也可以在这些部位安装安全阀，以限制压力升高。,第三章 结束!,
