液压传动流体力学基础
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这就是帕斯卡原理，也称为静压传 递原理。
作用在大活塞上的负载F1形成液体压力 p= F1/A1。 为防止大活塞下降，在小活塞上应施加的力 F2= pA2= F1A2/A1。
由此可得：
应用帕斯卡原理的实例
➢ 液压传动可使力放大，可使力缩小，也可以改变力的方向。
➢ 液体内的压力是由负载决定的。
液压流体力学
《液压传动及控制》
第二章 液压流体力学基础
1 2020/7/23
液压流体力学
液压流体力学 属工程流体力学的范畴，应用流体 力学的理论结果来研究液体在液压系统内的运动、 平衡以及液体与液压元件间的相互作用规律
液体静力学 研究液体在静止状态下的力学规律及 其应用 液体动力学 研究液体流动时流速和压力的变化规 律
总结
液体静力学
液体动力学
静压力及 其特性
静压力基 本方程
帕斯卡 原理
p p0 gh
2.2 液体动力学
基本概念
（一）理想流体、 定常流动（恒定流动）
（二）流线、流管、流束
流（体三运动）学通研流究截流体面的（运过动流规断律面）、
流体动力学研究作用于流体上的力与 流体运动之间的关系。
流量、 平均流速
d
则：F下＝F上，所以：
x h
4F G
G
x
h
d 2 g
2.1 液体静力学
压力的表示方法
（1）压力单位
静压力在物理学上称压强 工程中习惯称为压力
国际单位：帕（Pa=N/m2）、千帕（kPa）、兆帕（MPa）
工程单位：公斤力/厘米2（kgf/cm2）、巴（bar）或工程大 气压（at）
1at=1Kgf/cm2=9.81×104Pa=10mH2O=0.1MPa
（2）绝对压力、相对压力（表压力）和真空度
绝对压力=相对压力+大气压
表压力（正的相对压力）
=绝对压力-大气压
真空度（负的相对压力）
=绝对压力-大气压 今后，如不特别指明，液压传 动中所提到的压力均为相对压 力。
图2.3 绝对压力与相对压力间的关系
2.1 液体静力学
帕斯卡原理
在密闭容器内，施加于静止液体的 压力可以等值地传递到液体各点。
2.2 液体动力学
实验
2.2 液体动力学
一维流动
➢ 当液体整个作线形流动时，称为一维流动；
➢ 当作平面或空间流动时，称为二维或三维流动。
一维流动最简单，但是严格意义上的一维流动要求液流截面上 各点处的速度矢量完全相同，这种情况在现实中极为少见。 通常把封闭容器内液体的流动按一维流动处理再用实验数据 来修正其结果。 液压传动中对工作介质流动的分析讨论就是这样进行的。
理想液体：既无粘性又不可压缩的假想液体。
2.2 液体动力学
定常流动 定常流动（或恒定流动、稳定流动）
任意一点
液体流动时，如液体中任何一点的压力、速度和密 度都不随时间而变化的一种流动状态
反研之究，液压只系要统压静力态、性速能时度，或可密以度认中为有流体一作个定参常数流随动时；间 变研化究，液压则系液统体动的态流性动能时被，称则为必非须定按常非定流常动流。动来考虑。
1公斤压力
1bar=105Pa=0.1MPa
1bar=1.02kgf/cm2
=0.1MPa
1atm(标准大气压)=0.986923×105Pa
液柱高： 1mH2O(米水柱)=9.8×103N／m2 1mmHg(毫米汞柱)=1.33×102N／m2
2.1 液体静力学
压力的表示方法
1Kgf/cm2=9.81×104Pa
液体流体力学
液压传动中的应用需要解决的流体力学问题： ➢管道中液流的特性：
用于计算流体在管路中流动时的压力损失 ➢孔口及缝隙的压力流量特性：
分析节流调速回路性能和计算元件泄露量的理论依据 ➢液压冲击和气穴现象：
如何有效避免有害现象
2.1 液体静力学
静压力及其特性
液体静力学是研究静止液体的力学规律以及这些规律的应用。 这里所说的静止液体是指液体内部质点间没有相对运动而言， 至于盛装液体的容器，不论它是静止的或是运动的，都没有关 系。
解：（1）活塞和液面接触处的压力为： p0=F/A=1000/(1×10-3)=106(Pa)
（2）h处的压力：
p=p0+ρgh=1.0044×106N/m2≈106 Pa 从上面可以看到，液体在受压情况下，其液 柱高度所引起的那部分压力相当小，可以忽 略不计，并认为整个静止液体内部的压力是 近乎相等的。
上式化简后得：
图2.1重力作用下的静止液体
p p0 gh
（2.3）
式（2.3）是液体静压力基本方程式
2.1 液体静力学
静止液体中的压力分布
压力随深度 线性增加； 等深等压。
2.1 液体静力学
静止液体中的压力分布
例2.1（教材P15） 已知：油ρ=900kg/m3, F=1000N，A=1×10-3m2，忽略活塞的质量。求： 在h=0.5m处的P=?
如要求出液体内离液面深度为h的 某一点压力，可以从液体内取出 一个底面通过该点的垂直小液柱 作为控制体。
2.1 液体静力学
静压力的基本方程
这个小液柱在重力及周围液体的压 力的作用下处于平衡状态，其在垂 直方向上的力平衡方程式为 ：
p△A p0 △A gh△A （2.2）
式中，ρghΔA为小液柱的重力。
2.1 液体静力学
静止液体中的压力分布
例：如图所示，有一直径为d， 重量为G的活塞侵在液体中， 并在力F的作用下处于静止状 态，若液体的密度为ρ，活
塞侵入深度为h，试确定液体
在测量管内的上升高度x。
F
解：对活塞进行受力分析，
活塞受到向下的力：
F下＝F＋G
活塞受到向上的力：
F上＝g h
x
d
4
2wenku.baidu.com
由于活塞在F作用下受力平衡，
流体运动学和流体动力学的 三个基本方程
基本原理
流量（连续性方程）、 伯努利方程、 动量方程
2.2 液体动力学
理想液体
➢ 实际液体具有黏性，研究液体的流动时必须考虑黏性的影 响。
但由于这个问题非常复杂，所以开始分析时可以假设液体 没有黏性，然后再考虑粘性的作用并通过实验验证等办法对理 想化的结论进行补充或修正。 ➢ 这种方法同样可以用来处理液体的可压缩性问题。
液体静压力的特性： ➢ 液体静压力垂直于承压面，方向 为该面内法线方向。 ➢ 液体内任一点所受的静压力在各 个方向上都相等。
2.1 液体静力学
静压力的基本方程
在重力作用下的静止液体，其受 力情况如图2.1a所示： ➢液体重力 ➢液面上的压力 ➢容器壁面作用在液体上的压力
图2.1重力作用下的静止液体
作用在大活塞上的负载F1形成液体压力 p= F1/A1。 为防止大活塞下降，在小活塞上应施加的力 F2= pA2= F1A2/A1。
由此可得：
应用帕斯卡原理的实例
➢ 液压传动可使力放大，可使力缩小，也可以改变力的方向。
➢ 液体内的压力是由负载决定的。
液压流体力学
《液压传动及控制》
第二章 液压流体力学基础
1 2020/7/23
液压流体力学
液压流体力学 属工程流体力学的范畴，应用流体 力学的理论结果来研究液体在液压系统内的运动、 平衡以及液体与液压元件间的相互作用规律
液体静力学 研究液体在静止状态下的力学规律及 其应用 液体动力学 研究液体流动时流速和压力的变化规 律
总结
液体静力学
液体动力学
静压力及 其特性
静压力基 本方程
帕斯卡 原理
p p0 gh
2.2 液体动力学
基本概念
（一）理想流体、 定常流动（恒定流动）
（二）流线、流管、流束
流（体三运动）学通研流究截流体面的（运过动流规断律面）、
流体动力学研究作用于流体上的力与 流体运动之间的关系。
流量、 平均流速
d
则：F下＝F上，所以：
x h
4F G
G
x
h
d 2 g
2.1 液体静力学
压力的表示方法
（1）压力单位
静压力在物理学上称压强 工程中习惯称为压力
国际单位：帕（Pa=N/m2）、千帕（kPa）、兆帕（MPa）
工程单位：公斤力/厘米2（kgf/cm2）、巴（bar）或工程大 气压（at）
1at=1Kgf/cm2=9.81×104Pa=10mH2O=0.1MPa
（2）绝对压力、相对压力（表压力）和真空度
绝对压力=相对压力+大气压
表压力（正的相对压力）
=绝对压力-大气压
真空度（负的相对压力）
=绝对压力-大气压 今后，如不特别指明，液压传 动中所提到的压力均为相对压 力。
图2.3 绝对压力与相对压力间的关系
2.1 液体静力学
帕斯卡原理
在密闭容器内，施加于静止液体的 压力可以等值地传递到液体各点。
2.2 液体动力学
实验
2.2 液体动力学
一维流动
➢ 当液体整个作线形流动时，称为一维流动；
➢ 当作平面或空间流动时，称为二维或三维流动。
一维流动最简单，但是严格意义上的一维流动要求液流截面上 各点处的速度矢量完全相同，这种情况在现实中极为少见。 通常把封闭容器内液体的流动按一维流动处理再用实验数据 来修正其结果。 液压传动中对工作介质流动的分析讨论就是这样进行的。
理想液体：既无粘性又不可压缩的假想液体。
2.2 液体动力学
定常流动 定常流动（或恒定流动、稳定流动）
任意一点
液体流动时，如液体中任何一点的压力、速度和密 度都不随时间而变化的一种流动状态
反研之究，液压只系要统压静力态、性速能时度，或可密以度认中为有流体一作个定参常数流随动时；间 变研化究，液压则系液统体动的态流性动能时被，称则为必非须定按常非定流常动流。动来考虑。
1公斤压力
1bar=105Pa=0.1MPa
1bar=1.02kgf/cm2
=0.1MPa
1atm(标准大气压)=0.986923×105Pa
液柱高： 1mH2O(米水柱)=9.8×103N／m2 1mmHg(毫米汞柱)=1.33×102N／m2
2.1 液体静力学
压力的表示方法
1Kgf/cm2=9.81×104Pa
液体流体力学
液压传动中的应用需要解决的流体力学问题： ➢管道中液流的特性：
用于计算流体在管路中流动时的压力损失 ➢孔口及缝隙的压力流量特性：
分析节流调速回路性能和计算元件泄露量的理论依据 ➢液压冲击和气穴现象：
如何有效避免有害现象
2.1 液体静力学
静压力及其特性
液体静力学是研究静止液体的力学规律以及这些规律的应用。 这里所说的静止液体是指液体内部质点间没有相对运动而言， 至于盛装液体的容器，不论它是静止的或是运动的，都没有关 系。
解：（1）活塞和液面接触处的压力为： p0=F/A=1000/(1×10-3)=106(Pa)
（2）h处的压力：
p=p0+ρgh=1.0044×106N/m2≈106 Pa 从上面可以看到，液体在受压情况下，其液 柱高度所引起的那部分压力相当小，可以忽 略不计，并认为整个静止液体内部的压力是 近乎相等的。
上式化简后得：
图2.1重力作用下的静止液体
p p0 gh
（2.3）
式（2.3）是液体静压力基本方程式
2.1 液体静力学
静止液体中的压力分布
压力随深度 线性增加； 等深等压。
2.1 液体静力学
静止液体中的压力分布
例2.1（教材P15） 已知：油ρ=900kg/m3, F=1000N，A=1×10-3m2，忽略活塞的质量。求： 在h=0.5m处的P=?
如要求出液体内离液面深度为h的 某一点压力，可以从液体内取出 一个底面通过该点的垂直小液柱 作为控制体。
2.1 液体静力学
静压力的基本方程
这个小液柱在重力及周围液体的压 力的作用下处于平衡状态，其在垂 直方向上的力平衡方程式为 ：
p△A p0 △A gh△A （2.2）
式中，ρghΔA为小液柱的重力。
2.1 液体静力学
静止液体中的压力分布
例：如图所示，有一直径为d， 重量为G的活塞侵在液体中， 并在力F的作用下处于静止状 态，若液体的密度为ρ，活
塞侵入深度为h，试确定液体
在测量管内的上升高度x。
F
解：对活塞进行受力分析，
活塞受到向下的力：
F下＝F＋G
活塞受到向上的力：
F上＝g h
x
d
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由于活塞在F作用下受力平衡，
流体运动学和流体动力学的 三个基本方程
基本原理
流量（连续性方程）、 伯努利方程、 动量方程
2.2 液体动力学
理想液体
➢ 实际液体具有黏性，研究液体的流动时必须考虑黏性的影 响。
但由于这个问题非常复杂，所以开始分析时可以假设液体 没有黏性，然后再考虑粘性的作用并通过实验验证等办法对理 想化的结论进行补充或修正。 ➢ 这种方法同样可以用来处理液体的可压缩性问题。
液体静压力的特性： ➢ 液体静压力垂直于承压面，方向 为该面内法线方向。 ➢ 液体内任一点所受的静压力在各 个方向上都相等。
2.1 液体静力学
静压力的基本方程
在重力作用下的静止液体，其受 力情况如图2.1a所示： ➢液体重力 ➢液面上的压力 ➢容器壁面作用在液体上的压力
图2.1重力作用下的静止液体