第2章__液压流体力学基础作业答案
液压流体力学基础作业答案
0.85m /
s
局部压力损失：
p
2
2
0.2
880
0.852 2
63.58Pa
计算沿程压力损失（先求雷诺数）：
Re
vd
0.85 20103 0.11104
1545
2320
流态为层流
用平均流速计算沿程压力损失：
p
32lv
d2
32lv
d2
0.2
32880 0.11104 0.022
【2-2】将流量q=16L/min的液压泵安装在油面以下，已知油 的运动粘度ν=0.11cm2/s，油的密度ρ=880kg/m3，弯头处的局 部阻力系数ξ=0.2，其它尺寸如题图所示。求液压泵入口处
的绝对压力。
解：分别取油箱液面和泵吸油口 液面为基准面1-1和2-2，列出两 基准面的伯努利方程：
p1
2
υ
2 2
Δp λ
Δp ζ
Δp网
依题意，真空度＜0.04MPa，即
0.04
ρgH
ρα05H
Δpζ
Δp网
H
ρg
1 282.05
(0.04
10
6
ρα2υ22
Δpζ
Δp网
)
2.35m
1562
（层流）
α 1 α 2 2, υ1 0
hw
Δp ρg
,
Δp Δp λ Δp ζ Δp 网
Δp
λ
75 Re
H d
ρυ 2 2
75 1562
H 0.06
900
0.885 2
2
282.05H
Δpζ
ζ
ρυ2 2
第二章.液压流体力学基础
等值传递。
压力传递的应用
图示是应用帕斯卡原理的实例，假设作用在小活塞上
施加压力F1时，则在小活塞下液体受的压力为p= F1/A1 根据帕斯卡原理，压力p等值的 传 递到液体内部各点，即大活塞下面 受到的压力也为p，这时，大活 塞 受力为F2= pA2。为防止大活塞下 降，则在小活塞上应施加的力为：
6.3 液体流经缝隙的流量
环形缝隙流量
活塞与缸体的内孔之间、阀芯与阀孔之间都存在环形缝隙。
πdh qV p 12 l
同心环形缝隙
3
6.3 液体流经缝隙的流量
环形缝隙流量
流过偏心圆环缝隙的流量， 当e = 0时，它就是同心圆环缝 隙的流量公式；当e =1时，即 在最大偏心情况下，其压差流 量为同心圆环缝隙压差流量的
压力有两部分：液面压力p0及自重形成的压力ρgh；
静压力基本方程式 p=p0+ρgh
3.3 重力作用下静止液体压力分布特征
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； 压力由两部分组成：液面压力p0，自重形成的压
6.1 液体流经薄壁小孔的流量
当小孔的长径比 l /d < 0.5时，称为薄壁孔 。
qV Cq K
2
p
6.3 液体流经缝隙的流量
平面缝隙流量
在液压装置的各零件之间，特别是有相对运动的各 零件之间，一般都存在缝隙（或称间隙）。油液流过缝 隙就会产生泄漏，这就是缝隙流量。由于缝隙通道狭窄， 液流受壁面的影响较大，故缝隙液流的流态均为层流。 压差流动：由缝隙两端的压力差造成的流动。 剪切流动：形成缝隙的两壁面作相对运动所造成的流动。
第二章 液压传动流体力学基础
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2.2 液体动力学
实验
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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。
静止液体中的压力分布
例：如图所示，有一直径为d， 解：对活塞进行受力分析， 活塞受到向下的力： 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 F下 ＝F＋G 态，若液体的密度为ρ，活 活塞受到向上的力： 塞侵入深度为h，试确定液体 d 2 在测量管内的上升高度x。 F上＝g h x 4 F 由于活塞在F作用下受力平衡， d 则：F下＝F上，所以：
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2.2 液体动力学
通流截面、流量和平均流速
流束中与所有流线正交的截面称为通流截面，如图c中的A面 和B面，通流截面上每点处的流动速度都垂直于这个面。 单位时间内流过某通流截面的液体体积称 为流量，常用q表示 ，即：
q V t
式中
q —流量，在液压传动中流量
常用单位L/min； V —液体的体积； t —流过液体体积V 所需的时间。
1mmHg(毫米汞柱)=1.33×102N／m2
1at(工程大气压，即Kgf/cm2)=1.01972×105帕 1atm(标准大气压)=0.986923×105帕。
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2.1 液体静力学
帕斯卡原理
液压与气压传动第2章习题解答
第2章 液压与气压传动流体力学基础思考题和习题2.1 什么叫压力？压力有哪几种表示方法？液压系统的压力与外界负载有什么关系？（答案略）2.2 解释下述概念：理想流体、定常流动、过流断面、流量、平均流速、层流、紊流和雷诺数。
（答案略）2.3 说明连续性方程的本质是什么？它的物理意义是什么？（答案略）2.4 说明伯努利方程的物理意义并指出理想液体伯努利方程和实际液体伯努利方程有什么区别？（答案略）2.5 如图2.32所示，已知测压计水银面高度，计算M 点处的压力是多少？ 解：取B －C 等压面，C B p p ＝： Hg a C p p γ⨯+5.0＝ 因为D －B 为等压面，故 C B D p p p ＝＝。
取M 水平面为等压面，O H D M p p 2)5.05.1(γ-+＝O H Hg a p 20.15.0γγ++＝。
2.6 一个压力水箱与两个U 形水银测压计连接如图2.33，a ，b ，c ，d 和e 分别为各液面相对于某基准面的高度值，求压力水箱上部的气体压力p g 是多少？ 解：由等压面概念：)(0d e p p Hg d ∇-∇+γ＝ )(2d c p p O H c d ∇-∇+γ＝ )(b c p p Hg c b ∇-∇+γ＝ )(2b a p p p O H b a gas ∇-∇-γ＝＝整理：20()()gas Hg H O p p c e b d b d c a γγ+∇+∇-∇-∇+∇-∇+∇-∇＝ （a p 为e ∇处大气压力）2.7 如图2.34所示的连通器，内装两种液体，其中已知水的密度ρ1= 1 000 kg/m ，h1= 60 cm ，h1= 75 cm ，试求另一种液体的密度ρ是多少？ 解：取等压面1—1列方程： 11gh p p a ρ+＝左 ２２右＝gh p p a ρ+121ρρh h ＝２ 2.8 水池如图2.35侧壁排水管为0.5⨯0.5 m ⨯m 的正方形断面，已知，h = 2 m ，α = 45︒，不计盖板自重及铰链处摩擦影响，计算打开盖板的力Ｔ是多少？ 解：盖板所受的总压力，54.53385.05.0)245sin 5.02(81.91000＝＝＝⨯⨯︒⨯+⨯⨯A gh F G ρ（N ）压心位置，09.35.0)25.045sin 2(125.025.045sin 224＝）＝（＝⨯+︒++︒+A J G G G C ηηη（m ）对铰链力矩平衡，︒⨯⨯︒-45cos 5..0)45sin (T hF C ＝η 66.394945cos 5.0)45sin 209.3(54.5338＝＝︒⨯︒-⨯T （N ） 2.9 如图2.36所示的渐扩水管，已知d = 15 cm ，D = 30 cm ，p A = 6.86×10 4 Pa ，p B = 5.88×10 4 Pa ，h = 1 m ，υB = 1.5 m/s ，求（1）υA =？（2）水流的方向，（3）压力损失为多少？解：（1）A B d D q υπυπ2244＝＝0.65.1)1015()1030(222222＝＝＝⨯⨯⨯--B A d D υυ（m/s ） （2）A 点总能头83.881.920.681.910001086.62242＝＝⨯+⨯⨯+g g p A A υρ（mH 2O ） B 点总能头11.7181.925.181.910001088.52242＝＝+⨯+⨯⨯++h g g p B B υρ（mH 2O ） 故水流方向为由A 到B（3）能头损失为 72.111.783.8＝-（mH 2O ）压力损失为：41069.181.9100072.1⨯⨯⨯＝（Pa ） 2.10 如图2.37中，液压缸直径D = 150 mm ，活塞直径d = 100 mm ，负载F = 5×10N 。
2019开放大学气压与液压传动 第2单元液压传动流体力学基础试题及答案
一、单选题题目11. 液体流动时，若液体中任一点处的（）称为恒定流动。
选择一项：A. 压力、速度和密度不随时间变化B. 速度不随时间变化C. 密度不随时间变化D. 压力不随时间变化正确答案是：压力、速度和密度不随时间变化题目22. 流量连续性方程是（）在流体力学中的表达形式。
选择一项：A. 万有引力定律B. 能量守恒定律C. 质量守恒定律D. 动量定理正确答案是：质量守恒定律题目33. 伯努力方程是（）在流体力学中的表达形式。
选择一项：A. 动量定理B. 万有引力定律C. 质量守恒定律D. 能量守恒定律正确答案是：能量守恒定律题目44. 油液在等径直管中流动时，油液分子之间、油液与管壁之间摩擦所引起的损失是（）。
选择一项：A. 局部损失B. 容积损失C. 沿程损失D. 流量损失正确答案是：沿程损失题目55. 液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀口时，所引起的损失是（）。
选择一项：A. 沿程损失B. 容积损失C. 局部损失D. 流量损失正确答案是：局部损失二、判断题题目61. 液体的体积压缩系数越大，表明该液体抗压缩的能力越强。
选择一项：对错正确的答案是“对”。
题目72. 动力粘度无物理意义，但却在工程计算时经常使用。
选择一项：对错正确的答案是“错”。
题目83. 真空度是以绝对真空为基准来测量的压力。
选择一项：对错正确的答案是“错”。
题目94. 液体的表压力是以大气压力为基准来测量的液体压力。
选择一项：对错正确的答案是“对”。
题目105. 液体真空度的数值接近于一个大气压时，液体的绝对压力接近于零。
选择一项：对错反馈解析：真空度等于一个大气压减去绝对压力，所以只有当绝对压力接近于零时，液体真空度的数值才接近于一个大气压。
正确的答案是“对”。
题目116. 液压油对温度变化极为敏感，温度升高，粘度降低。
选择一项：对错正确的答案是“对”。
题目127. 一台工程机械，在严寒条件下工作，应当选用粘度较高的液压油。
第二章 液压油与液压流体力学基础
液体单位面积上所受的法向力，称为压力，以p表示，单位Pa、Mpa
F p lim A 0 A
静止液体的压力称为静压力。
性质： （1）液体的压力沿内法线方向作用于承压面上； （2）静止液体内任一点处的压力在各个方向上都相等。
二、重力作用下静止液体中的压力分布 间内流过某一通流截面的液体体积称为流量。 流量以q表示，单位为m³ /s或L/min。
q = V/t = Al/t = Au
当液流通过微小的通流截面dA时，液体在该截面上各 点的速度u可以认为是相等的，所以流过该微小断面的 流量为 dq=udA 则流过整个过流断面A的流量为
m V
(kg / m 3 )
式中：V——液体的体积，单位为m3；
m——液体的质量，单位为kg。
液体的密度随压力或温度的变化而变化，但变化量很 小，工程计算中忽略不计。
（二）液体的可压缩性 液体受压力作用而使体积减小的性质称为液体的可 压缩性。通常用体积压缩率来表示：
1 V k p V0
单位：㎡/s 1㎡/s=104㎝2/s =104斯（St）=106mm2/s =106厘斯（cSt）
液压油牌号：
国际标准按运动粘度对油液的粘度等级（即牌号）进行 划分。常用它在某一温度下（40℃）的运动粘度平均值来表 示，如VG32液压油，就是指这种液压油在40℃时运动粘度 的平均值为32mm2/s（cSt）。
2、粘度 粘性的大小用粘度表示。常用的粘度有三种，即动力 粘度、运动粘度和相对粘度。 ⑴动力粘度 动力粘度又称绝对粘度
du / dy
动力粘度的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动 时，流动液层间单位面积上的内摩擦力。 单位： N· s/㎡或Pa· s
第二章 液压流体力学基础
第二章液压流体力学基础练习题一、填空题1、油液在外力作用下，液层间作相对运动而产生内摩擦力的性质，叫做2、作用在液体内部所有质点上的力大小与受作用的液体质量成正比，这种力称为3、作用在所研究的液体外表面上并与液体表面积成正比的力称为4、液体体积随压力变化而改变。
在一定温度下，每增加一个单位压力，液体体积的相对变化值，称为5、液体流动中，任意一点上的运动参数不随时间变化的流动状态称为定常流动，又称6、伯努利方程是以液体流动过程中的流动参数来表示达式，即为能量方程。
二、单项选择题1、粘度指数高的油，表示该油（）。
(A) 粘度较大；(B) 粘度因压力变化而改变较大；(C) 粘度因温度变化而改变较小；(D) 粘度因温度变化而改变较大；(E) 能与不同粘度的油液混合的程度。
2、20℃时水的运动粘度为1×10-6㎡/S,密度ρ水=1000㎏/m3;20℃时空气的运动粘度为15×10-6㎡/S，密度ρ空气=1.2㎏/m3；试比较水和空气的粘度：(A) 水的粘性比空气大(B) 空气的粘性比水大3、试讨论下述情况时，液压油的等效体积弹性模量K值会发生什么变化：某一液压系统中，在一个大气压时测定油中混入1％体积的空气，当系统压力增加至50×105Pa时，液压油的等效体积弹性模量将( )，(A)增大，(B)减小，(C)基本不变。
4、试讨论下述情况时，液压油的等效体积弹性模量K值会发生什么变化：某一液压系统中，在一个大气压时测定油中含有5×的溶解空气，如系统先采用放气和空载循环的方法来排除空气，然后再将压力上升至50×105Pa，液压油的等效体积弹性模量将( )。
(A)增大，(B)减小，(C)基本不变。
5、在大气压力下，体积为200L液压油，当处于107Pa压力下时，其体积减少量是多少?（假定液压油压缩率β＝6×10-10Pa-1）。
(A)ΔV=1.8L(B)ΔV=1.2L(C)ΔV=1.6L6、某油液的动力粘度为4.9×109N.s/m2，密度为850kG/m3，求该油液的运动粘度为多少?(A) V=5.765×10-5m2/S(B) V=5.981×10-5m2/S(C) V=8.765×10-5m2/S(D) V=14.55×10-5m2/S7、60%30号机械油和40％22号汽轮机油调合，50℃时30号机械油的运动粘度为30×10-6m2/s，22号汽轮机油的粘度为21×10-6m2/s。
第2章__液压流体力学基础作业答案
【2-3】如图所示，液压泵从一个大的油池中抽吸油液，流量 为q=150L/min，油液的运动粘度v =34x10-6m2/s，油液密度 ρ=900kg/m3。吸油管的直径d =60mm，并设泵的吸油管弯头处局 部阻力系数ζ=0.2，吸油口粗滤网的压力损失⊿p=0.0178MPa。 如希望泵入口处的真空度pb不大于 0.04MPa，试求泵的吸油高度H（液 面到滤网之间的管路沿程损失可忽略 不计）。
2 p p ρgH ρα υ 则真空度 = a 2 2 Δp λ Δp ζ Δp 网
依题意，真空度＜0.04MPa，即
2 0.04 ρgH ρα 2 υ 2 282.05H Δp ζ Δp网
1 2 H (0.04 10 6 ρα 2 υ2 Δpζ Δp网 ) 2.35m ρg 282.05
【2-2】将流量q=16L/min的液压泵安装在油面以下，已知油 的运动粘度ν=0.11cm2/s，油的密度ρ=880kg/m3，弯头处的局 部阻力系数ξ=0.2，其它尺寸如题图所示。求液压泵入口处 的绝对压力。 解：分别取油箱液面和泵吸油口 液面为基准面1-1和2-2，列出两 基准面的伯努利方程：
第2章 液压流体力学基础
课后作业答案
【2-1】具有一定真空度的容器用一根管子倒置于液面与大气 相通的水槽中，液体在管中上升的高度为0.5米，设液体的密 度ρ=1000kg/m3，求容器内真空度？ [解] 取水槽液面为基面，列出静力学基本方程：
pa p h g g
真空度为：
pa p gh 1000 9.8 0.5 4.9 103 Pa
[解] 取1、2两截面列伯努力方程有
2 2 pa α 1υ1 p α 2υ2 H hw ρg 2g ρg 2g
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下面求局部压力损失和沿程压力损失： 管内液流速度：
q q 16 10 3 / 60 v2 2 0.85m / s 2 A d / 4 0.02 / 4
2
局部压力损失：
880 0.852 p 0.2 63.58Pa 2 2 计算沿程压力损失（先求雷诺数）： vd 0.85 20 103 Re 1545 2320 4 0.11 10 流态为层流
用平均流速计算沿程压力损失： 32lv 32 lv 32 880 0.11 10 4 2 0.85 p 0.2 1316.48Pa 2 2 2 d d 0.02
用沿程阻力系数计算沿程压力损失：
75 l v 2 75 2 880 0.852 p 1543.2 Pa Re d 2 1545 0.02 2
第2章 液压流体力学基础
课后作业答案
【2-1】具有一定真空度的容器用一根管子倒置于液面与大气 相通的水槽中，液体在管中上升的高度为0.5米，设液体的密 度ρ=1000kg/m3，求容器内真空度？ [解] 取水槽液面为基面，列出静力学基本方程：
pa p h g g
真空度为：
pa p gh 1000 9.8 0.5 4.9 103 Pa
[解] 取1、2两截面列伯努力方程有
2 2 pa α 1υ1 p α 2υ2 H hw ρg 2g ρg 2g
流速 雷诺数 层流有
q 4q 4 150 10 3 /60 υ m/s 0.885m/s 2 2 A πd π 0.06
υd 0.885 0.06 Re 1562 （层流） 6 ν 34 10
1 1 2 2 p1 gh1 1v1 p2 gh2 2 v2 pw 2 2 5 两端面的各项参数： p1 pa 1.01 10 Pa
h1 0，h2 -0.7
1 2 2
v1 0，v2 0.85m / s pw p p
【2-2】将流量q=16L/min的液压泵安装在油面以下，已知油 的运动粘度ν=0.11cm2/s，油的密度ρ=880kg/m3，弯头处的局 部阻力系数ξ=0.2，其它尺寸如题图所示。求液压泵入口处 的绝对压力。 解：分别取油箱液面和泵吸油口 液面为基准面1-1和2-2，列出两 基准面的伯努利方程：
泵入口处的绝对压力：
1 2 p2 pa gh2 2 v2 p p 2 880 0.852 5 1.01 10 880 9.8 （ 0.7） p 63.58 2
分别带入1316.48Pa和1543.2Pa得：
p2 1.053 105 Pa，或 p2 1.051 105 Pa
2 p p ρgH ρα υ 则真空度 = a 2 2 Δp λ Δp ζ Δp 网
依题意，真空度＜0.04MPa，即
2 0.04 ρgH ρα 2 υ 2 282.05 υ2 Δpζ Δp网 ) 2.35m ρg 282.05
α 1 α 2 2,
hw Δp , ρg
υ1 0
Δp Δp
λ
Δp
ζ
Δp 网
Δp
λ
75 H ρυ 2 Re d 2
75 H 900 0.885 1562 0.06 2 282.05H
2
ρυ 2 900 0.885 2 Δpζ ζ 0.2 70.5Pa 2 2
【2-3】如图所示，液压泵从一个大的油池中抽吸油液，流量 为q=150L/min，油液的运动粘度v =34x10-6m2/s，油液密度 ρ=900kg/m3。吸油管的直径d =60mm，并设泵的吸油管弯头处局 部阻力系数ζ=0.2，吸油口粗滤网的压力损失⊿p=0.0178MPa。 如希望泵入口处的真空度pb不大于 0.04MPa，试求泵的吸油高度H（液 面到滤网之间的管路沿程损失可忽略 不计）。