液压与气压传动流体力学基础

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

第2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。

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

北京科技大学

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

二、静止液体中的压力分布

p p0 gh

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。

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

例图所示的容器内充满了油液。已知油液密度

3=900kg/ m，活塞上的作用力F=10000 N，活塞直径

d=0.2 m，活塞厚度H=0.05 m，活塞材料为钢，其密3度为7800kg/ 试求活塞下方h= 0.5 m处的液体m

压力？

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

解：

p p0 gh pg pf pG

活塞的重力为：

Fg 密度 体积 重力加速度

7800

4 0.2 0.05 9.81N 120N2由活塞重力产生的压力为：

pg Fg

A 120

4 0.22Pa 3826 N/M2

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

由作用力F所产生的压力为：

F10002pf Pa 318310 N/MA 0.22

4

由液体重力所产生的压力为：

pG gh 900 9.81 0.5Pa 4410N/M

则深度为h处的压力为：2

p p0 gh pg pf pG

(3826 318310 4410)Pa 326546Pa 3.265 10N/M结论：通常液体内由重力产生的压力可以忽略。52

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

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

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

北京科技大学

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

2、压力的单位：

单位面积液体上，作用的垂直负载。采用国际单位制(ISO):

21 N/M=1 Pa

由于Pa单位太小，工程上常采用MPa(兆帕)表示。

1 MPa =1X106Pa

在工程单位制中，采用bar(巴)为压力单位。

21(kgf/cm)= 1 bar(巴) 俗称(公斤压力）

换算关系：

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

四、静止液体中的压力传递

在不考虑

活塞和液体

重力引起的

压力变化的

清况下，液

体中的压力为：Fp A

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

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。

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

例：如图所示的两个相互连通的液压缸，已知大缸内径D=100mm，小缸内径d=20mm，大活塞

F2 50000N上放置的物体所产生的重力为，试

F1

才能使大活求在小活塞上应施加多大的力

塞顶起重物。

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

解：根据静压传递（帕斯卡）原理，由外力产生的压力在两缸中相等，即：

F1F2 22 d D

44

顶起重物应在小活塞上施加的力为：

d20F1 2F2 50000N 2000N2D10022

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

五、液体静压力作用在固体壁面上的力

固体壁面为一平面时，如不计重力作用

（即忽略ρgh项）: .DF pA p42

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

当固体壁面为曲面时：

Fx pAx

作用在曲面上的液压力

在某一方向上的分力等于静

压力与曲面在该方向投影面

积的乘积

液压与气压传动流体力学基础 配合高等教育出版社 液压与气压传动 第二版

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

理想液体：既无

粘性又不可压缩的假

想液体

定常流动：液体

流动时，液体中任一

空间点处的压力、速

度和密度等都不随时

间变化（a）。

一维流动：液体