三、压力的表示方法及单位
1.压力的表示方法
压力的表示方法有两种:一种是以绝对真空作为基准所表示的压力,称为绝对压力;另一种是以大气压力作为基准所表示的压力,称为相8压力。由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力,故相对压力也称表压力。
绝对压力与相对压力的关系为:
绝对压力=相对压力+大气压力
绝对压力小于大气压时, 负相对压力数值部分叫做真空度。即
真空度=大气压-绝对压力=-(绝对压力-大气压)
由此可知,当以大气压为基准计算压力时,基准以上的正值是表压力,基准以下的负值就是真空度。绝对压力、相对压力和真空度的相互关系如图1-6所示。
2.压力的单位:
法定压力(ISO)单位称为帕斯卡(帕),符号为
,工程上常用兆帕这个单位来表示压力,
在工程上采用工程大气压,也采用水柱高或汞柱高度等,在液压技术中,目前还采用的压力单位有巴,符号为
1
压力的单位及其它非法定计量单位的换算关系为:
1at(工程大气压)=
(米水柱)
(毫米汞柱)
四、帕斯卡原理
在密闭容器内,施加于静止液体上的压力将以等值同时传到各点。这就是静压传递原理或称帕斯卡原理。液压系统中的压力是由外界负载决定的。
五、液体静压力对固体壁面的作用力
静止液体和固体壁面相接触时,固体壁面上各点在某一方向上所受静压作用力的总和,便是液体在该方向上作用于固体壁面上的力。在液压传动计算中质量力可以忽略,静压力处处相等,所以可认为作用于固体壁面上的压力是均匀分布的。
当固体壁面是曲面时,/用在曲面各点的液体静压力是不平行的,曲面上液压作用力在某一方向上的分力等于液体静压力和曲面在该方向的垂直面内投影面积的乘积。
第三节 液体动力学
本节主要讲授三个基本方程:流量连续性方程、伯努利方程和动量方程
一、基本概念
l.理想/体、定常流动和一维流动
理想液体:既无粘性又不可压缩的液体。
定常流动:液体流动时,若液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化,则这种流动就称为定常流动(恒定流动或非时变流动)。
非定常流动:只要压力、速度和密度中有一个随时间而变/,液体就是作非定常流动(非恒定流动或时变流动)。
一维流动:当液体整个地作线形流动时,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。
2.迹线、流线、流束和通流截面
迹线:是流动液体的某一质点在某一时间间隔内在空间的运动轨迹。
流线:是表示某一瞬时液流中各处质点运动状态的一条条曲线,在此瞬时,流线上各质点速度方向与该线相切。
在非定常流动时,由于各点速度可能随时间变化,因此流线形状也可能随时间而变化。在定常流动时,流线不随时间而变化,这样流线就与迹线重合。由于流动液体中任一质点在其一瞬时只能有一个速度,所以流线之间不可能相交,也不可能突然转折,流线只能是一条光滑的曲线。
流管:在液体的流动空间中任意画一不属流线的封闭曲线,沿经过此封闭曲线上的每一点作流线,由这些流线组合的表面称为流管。
流束狭鞴苣诘牧飨呷撼莆流束定常流动时。
流管和流束形状不变。且流线不能穿越流管,故流管与真实管流相似,将流管断面无限缩小趋近于零,就获得了微小流管或微小流束。微小流束实质上与流线一致,可以认为运动的液体是由无数微小流束所组成的。
通流截面:流束中与所有流线正交的截面称为通流截面,截面上每点处的流动速度都垂直于这个面。
平行流动:流线彼此平行的流动称为平行流动。
缓变流动:流线夹角很小或流线曲率半径很大的流动称为缓变流动。平行流动和缓变流动都可算是一维流动。
3.流量和平均流速
流量:单位时间内通过某通流截面的液体的体积称为流量。
在法定计量单位制(或SI单位制)中流量的单位为
(
/秒),常用单位为L/min(升/分)或mL/s(毫升/秒)。对于微小流速,由于通流截面积很小,可似认为通流截面上各点的流速u是相等的,所以通过该截面积
的流量为
,对此式进行积分,可得到整个通流截面面积A上的流量为
在工程实际中,通流截面上的流速分布规律很难真正知道,故直接从上式来求流量是困难的,为了便于计算,引入平均流速的概念,假想在通流截面上流速是均匀分布的,则流量等于平均流速乘以通流截面面积。令此流量与实际的不均匀流速通过的流量相等,即
=vA
故平均流速
流量也可以用流过其截面的液体质量来表示,即质量流量