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        第3章 液壓流體力學基礎(1)
                   第1節 液體靜力學

       1. 液體的靜壓力及其特性

      1)當液體相對靜止時,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

      a. 液體的壓力沿著內法線作用于承壓面,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,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

      壓力等級

      低壓

      中壓

      中高壓

      高壓

      超高壓

      壓力 MPa

      ≤2.5

      >2.5~8

      >8~16

      >16~32

      >32

      3. 液體靜力學基本方程

      1) 靜止液體內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(同一系統中)中,同一種液體內的靜壓力隨液體深度h的增加而線性增加。

      3)連通器內同一種液體中,深度相同處的壓力都相等。

              
       (液體在受外界壓力作用的情況下,由液體自重所形成的那部分壓力h甚小,在液壓系統中?珊雎圆挥,因而可近似認為整個液體內部的壓力是相等的。)

      4)靜壓力基本方程的物理意義:靜止液體內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換。

      4 絕對壓力、相對壓力和真空度

      以絕對真空作為基準所表示的壓力,稱為絕對壓力。

      以大氣壓力作為基準所表示的壓力,稱為相對壓力。由于大多數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。

      當絕對壓力小于大氣壓力時,比大氣壓小的那部分壓力數值稱為真空度。

      [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定為1標準大氣壓(atm)。

      此標準大氣壓為一定值。其值為,

      1標準大氣壓=760毫米汞柱=1.013bar =1.013xpa=0.1013MPa]

      5. 帕斯卡原理

        在密閉容積中,由外力作用所產生的壓力可以等值地傳遞到液體內部所有各點,這就是斯卡原理,或稱為靜壓力傳遞原理。

               第2節 液體動力學

      1、基本概念

      1)理想液體:無粘性和不可壓縮的理想狀態的液體。

        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隨時間變化而變化,則稱為非恒定流動。

      2)流量:單位時間內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,流動液體內各點的壓力可認為是相等的。

      2、連續性方程:

        理想液體在管道中作恒定流動時,流經管道每一個截面的流量相等,這就是液流的連續性原理。q=vA=常數

        也就是說:液體是以同一個流量在流管中連續地流動著;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,為截面上單位時間內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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