广东工业大学：《液压与气压传动》课程教学资源（教案讲义）流体力学基础知识（液体静力学、液体动力学）

流体力学基础知识 液体静力学 液体动力学

流体力学基础知识 液体静力学 液体动力学

“第章 流体力学基础知识 1.2 液体静力学 1.2.1静压力及其特性 ■液体的静压力 口静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。 p=lim△F1△A(△A0) ▣若在液体的面积A上所受的作用力F为均匀分布时，静 压力可表示为p=FIA 口液体静压力在物理学上称为压强，工程实际应用中习 惯称为压力。 ■液体静压力的特性 口液体静压力垂直于承压面，方向为该面内法线方向。 口液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等

n 液体的静压力 ¨ 静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。 p=limΔF/ΔA （ΔA→0） ¨ 若在液体的面积A上所受的作用力F为均匀分布时，静 压力可表示为 p = F /A ¨ 液体静压力在物理学上称为压强，工程实际应用中习 惯称为压力。 n 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。 第1章 流体力学基础知识 1.2 液体静力学 1.2.1 静压力及其特性

“第章流体力学基础知识 1.2 液体静力学 1.2.2静压力基本方程式 ■i 静压力基本方程式p=po+pgh ■ 重力作用下静止液体压力分布特征： 口压力由两部分组成：液面压力Po,自重形成的压力 pgh。 口液体内的压力与液体深度成正比。 口离液面深度相同处各点的压力相等，压力相等的所 有点组成等压面，重力作用下静止液体的等压面为 水平面。 P△A (a) )

n 静压力基本方程式 p=p0+ρgh n 重力作用下静止液体压力分布特征： ¨ 压力由两部分组成：液面压力p0，自重形成的压力 ρgh。 ¨ 液体内的压力与液体深度成正比。 ¨ 离液面深度相同处各点的压力相等，压力相等的所 有点组成等压面，重力作用下静止液体的等压面为 水平面。 第1章 流体力学基础知识 1.2 液体静力学 1.2.2 静压力基本方程式

“第章流体力学基础知识 1.2 液体静力学 1.2.2 静压力基本方程式 ■压力的表示法及单位 ■绝对压力 以绝对真空为基准的 压力 p>pa 绝对压力 相对压力（表压力） ·相对压力或表压力 以大气压为 大气压P。 基准的压力 相对压力（真空度） ·真空度 绝对压力不足于大气压 p<Pa 绝对压力 力的那部分压力值 +绝对真空 0 单位帕Pa(N/m2) 图1-4绝对压力、相对压力和真空度

n 压力的表示法及单位 § 绝对压力 以绝对真空为基准的 压力 § 相对压力或表压力 以大气压为 基准的压力 § 真空度 绝对压力不足于大气压 力的那部分压力值 单位 帕 Pa ( N / m2) 第1章 流体力学基础知识 1.2 液体静力学 1.2.2 静压力基本方程式 0 绝对压力 大气压pa 绝对压力 相对压力（真空度） 相对压力（表压力） p>pa P<Pa 绝对真空 p 图1-4 绝对压力、相对压力和真空度

■静压力对固体壁面的作用力 液体和固体壁面接触时，固体壁面将受到液体静 压力的作用 ■当固体壁面为平面时，液体压力在该平面的总作 用力F=pA,方向垂直于该平面。 ■当固体壁面为曲面时，液体压力在曲面某方向上 的总作用力F=pAx,Ax为曲面在该方向的投 影面积

液体和固体壁面接触时，固体壁面将受到液体静 压力的作用 n 当固体壁面为平面时，液体压力在该平面的总作 用力 F = p A ，方向垂直于该平面。 n 当固体壁面为曲面时，液体压力在曲面某方向上 的总作用力 F = p Ax ， Ax 为曲面在该方向的投 影面积。 n 静压力对固体壁面的作用力

第章 流体力学基础知识 1.3液体动力学 1.3.1基本概念 主要是研究液体流动时流速和压力的变化规 律。流动液体的连续性方程、伯努利方程、动 量方程是描述流动液体力学规律的三个基本方 程式。 ■基本概念 ■流量连续性方程 ■伯努利方程 ■动量方程

主要是研究液体流动时流速和压力的变化规 律。流动液体的连续性方程、伯努利方程、动 量方程是描述流动液体力学规律的三个基本方 程式。 n 基本概念 n 流量连续性方程 n 伯努利方程 n 动量方程 第1章 流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.1 基本概念

"第章流体力学基础知识 1.3液体动力学 1.3.1基本概念 ■理想液体假设的既无粘性 又不可压缩的流体称为理想 流体。 恒定流动液体流动时，液 体中任一点处的压力、速度 和密度都不随时间而变化的 流动，亦称为定常流动或非 图1-8恒定流动和非恒定流动 时变流动。 ■通流截面垂直于流动方向的截面，也称为过流截面。 ■流量单位时间内流过某一通流截面的液体体积，流量以 g表示，单位为m/s或L/min。 ■平均流速实际流体流动时，速度的分布规律很复杂。假 设通流截面上各点的流速均匀分布，平均流速为V=9/A

n 理想液体 假设的既无粘性 又不可压缩的流体称为理想 流体。 n 恒定流动 液体流动时，液 体中任一点处的压力、速度 和密度都不随时间而变化的 流动，亦称为定常流动或非 时变流动。 § 通流截面 垂直于流动方向的截面，也称为过流截面。 § 流量 单位时间内流过某一通流截面的液体体积，流量以 q表示，单位为 m3/s 或 L/min。 § 平均流速 实际流体流动时，速度的分布规律很复杂。假 设通流截面上各点的流速均匀分布，平均流速为v=q/A。 第1章 流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.1 基本概念

第章流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.2流量连续性方程 流量连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的表达方式。 ■液体在管内作恒定流 动，任取1、2两个通流截 面，根据质量守恒定律， 在单位时间内流过两个截 面的液体流量相等，即： P1M1A1=P2V2A2不考 虑液体的压缩性则得 图1-10液流连续性方程推导用图 9=VA=常量 ■流量连续性方程说明了恒定流动中流过各截面的不可压缩 流体的流量是不变的。因而流速与通流截面的面积成反比

流量连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的表达方式。 § 液体在管内作恒定流 动，任取1、2两个通流截 面，根据质量守恒定律， 在单位时间内流过两个截 面的液体流量相等，即： ρ1v1 A1 = ρ2v2 A2 不考 虑液体的压缩性则得 q = v A = 常量 § 流量连续性方程说明了恒定流动中流过各截面的不可压缩 流体的流量是不变的。因而流速与通流截面的面积成反比。 第1章 流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.2 流量连续性方程

■第章流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.3伯努力方程 伯努利方程是能量守恒定律 在流体力学中的表达方式。 液体在管内作恒定流动，任取两 个截面1、2，有： 图111伯努利方程推导用图 ■理想流体的伯努利方程 plpg Z1+v212g=p2lpg Z2+v22/2g 口在管内作稳定流动的理想流体具有压力能，势能和动能三种形式的 能量，它们可以互相转换，但其总和不变，即能量守恒

n 理想流体的伯努利方程 ¨ p1 /ρg + Z1 + v1 2 / 2g = p2 /ρg + Z2 + v2 2 / 2g ¨ 在管内作稳定流动的理想流体具有压力能，势能和动能三种形式的 能量，它们可以互相转换，但其总和不变，即能量守恒。 伯努利方程是能量守恒定律 在流体力学中的表达方式。 液体在管内作恒定流动，任取两 个截面1、2，有： 第1章 流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.3 伯努力方程

“第章 流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.3伯努力方程 实际流体的伯努利方程 图111伯努利方程推导用图 palpg Z+av21 2g=p2lpg+Z2+a2 V221 2g+hw 口实际流体存在粘性，流动时存在能量损失，五为单位质量液体在两 截面之间流动的能量损失。 口用平均流速替代实际流速，α为动能修正系数

n 实际流体的伯努利方程 ¨ p1 /ρg + Z1+α1v1 2/ 2g = p2 /ρg+ Z2+α2 v2 2/ 2g + hw ¨ 实际流体存在粘性，流动时存在能量损失，hw 为单位质量液体在两 截面之间流动的能量损失。 ¨ 用平均流速替代实际流速， α为动能修正系数。 第1章 流体力学基础知识 1.3 液体动力学 1.3.3 伯努力方程