第2章__液压流体力学基础作业答案

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 。

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。

《液压流体力学》
第二章《流体静力学》作业
一、简答题：
1. 流体静压强的基本特征。

2. 流体的压力有哪三种表示方法，并说明其关系。

3．简述欧拉平衡方程及各项物理意义。

3．绘制下图中曲面上的压力体，并说明是实压力体还是虚压力体（可作辅助线）。

二、计算题：
1. 已知：一闸门如图，h 1 = 2m ，h 2 =3m ，h 3 =5m ，闸门宽B = 2m ，ρ1 =1000kg/m 3，ρ2 =1224 kg/m 3，ρ3 =4694kg/m 3。

求作用在AB 板上的合力，以及作用在B 点的合力矩。

2. 如图所示一贮水容器。

器壁上有两个半球形盖，设m d 5.0=，m h 2=，m H 5.2=。

试分别求出作用在两个球盖上的液体总压力。

h 3
3. 如图所示，一封闭容器内盛有油和水，油层厚h 1=40 cm ，油的密度ρo =850 kg/m 3，盛有水银的U 形测压管的液面距水面的深度h 2=60 cm ，水银柱的高度低于油面h =50 cm ，水银的密度ρHg = 13600 kg/m 3，试求油面上的计示压强。

（3O H 102=ρkg/m 3）。

第二章 液压流体力学基础思考题1.液压油有哪些主要物理性质?选用液压油时应如何考虑这些性质？2.国际单位制的三个基本单位是什么?国际单位制与工程技术上用的单位制主要区别是什么?3.简述压力的定义;压力有哪几种表示方法?4.阐述帕斯卡定律，并举例说明其应用.5.伯努利方程的物理意义是什么？该方程的理论式与实际式有什么区别?6.简述层流与紊流的物理现象及两者的判别方法。

7.管路中的压力损失有哪几种?各受哪些因素影响?8.液压冲击和空穴现象是怎样产生的?如何防止?例题2一1 在一个容积为6m 3的箱内，盛有5.4吨重的液压油，试求液压油的重度γ、密度ρ和比重δ?解： 333/8829/9006104.5m N m kgf V G ==⨯==γ 3/90081.98829m kg g ===γρ 9.01000900==δ 计算题1．如图所示，有一直径为d 、质量为m 的活塞浸在液体中，并在力F 的作用下处于静止状态。

若液体的密度为ρ,活塞浸入的深度为h ，试确定液体在测压管内的上升高度。

2.液压千斤顶柱塞的直径D=34mm,活塞的直径d=13mm,杠杆长度如图所示,问杠杆端应加多大的力F才能将重力W为50000N的重物顶起?3.如图所示用一倾斜管道输送油液，已知h＝15m，p1＝0.45MPa，p2＝0.25MPa，d＝10mm，L＝20m，ρ＝900kg/m3，运动黏度ν＝45×10-6m2/s，求流量Q。

4．如图所示，已知某液压系统输出流量为25 L/min，吸油管直径为25mm，油液密度为900kg/m3，运动黏度为20mm2/s，液压泵吸油口距油箱液面的高度H＝0.4m，若仅考虑吸油管中的沿程损失，试求液压泵入口处的真空度。

计算题答案:1. 解：由等压面概念，活塞底部平面的液体压力为（1）活塞的受力平衡方程（2）由（1）式代入（2）得2. 解: 液体压力计算：，计算杠杆施加的力：即,解得3. 解：分别在管道两端取流通截面1、2由伯努利方程其中，α1=α2，?v1=v2，h1=0，h2=h=15m这里，hλ为油液流经管道的沿程压力损失，代入求流量：4. 解：分别取油箱油面及液压泵入口为流通截面1、2，列出伯努利方程其中，p1=p a=0.1013MPa，? v1=0??? h1=0h2=H=0.4m判断管道中油液流态油液在管中为层流，α2=2沿程损失代入计算=0.47×104Pa=4.7×10-3MPa。

第一章绪论一、填空题1 、一部完整的机器一般主要由三部分组成，即 、 、2 、液体传动是主要利用 能的液体传动。

3 、液压传动由四部分组成即 、 、 、 。

4 、液压传动主要利用 的液体传动。

5 、液体传动是以液体为工作介质的流体传动。

包括 和 。

二、计算题：1:如图 1 所示的液压千斤顶，已知活塞 1 、 2 的直径分别为 d= 10mm ， D= 35mm ，杠杆比 AB/AC=1/5 ，作用在活塞 2 上的重物 G=19.6kN ，要求重物提升高度 h= 0.2m ，活塞 1 的移动速度 v 1 = 0.5m /s 。

不计管路的压力损失、活塞与缸体之间的摩擦阻力和泄漏。

试求：1 ）在杠杆作用 G 需施加的力 F ；2 ）力 F 需要作用的时间；3 ）活塞 2 的输出功率。

二、课后思考题：1 、液压传动的概念。

2 、液压传动的特征。

3 、液压传动的流体静力学理论基础是什么？4 、帕斯卡原理的内容是什么？5 、液压传动系统的组成。

6 、液压系统的压力取决于什么？第一章绪论答案一、填空题第1空：原动机；第2空：传动机；第3空：工作机；第4空：液体动能; 第5空 ：液压泵； 6 ：执行元件； 7 ：控制元件； 8 ：辅助元件； 9 ：液体压力能； 10 ：液力传动； 11 ：液压传动二、计算题：答案：1 ）由活塞2 上的重物 G 所产生的液体压力=20×10 6 Pa根据帕斯卡原理，求得在 B 点需施加的力由于 AB/AC=1/5 ，所以在杠杆 C 点需施加的力2 ）根据容积变化相等的原则求得力 F 需施加的时间3 ）活塞 2 的输出功率第二章液压流体力学基础一、填空题1、油液在外力作用下，液层间作相对运动进的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。

第1章绪论1-1什么是液压传动？什么是气压传动？参考答案：液压与气压传动的基本工作原理是相似的，都是以流体的压力能来传递动力的。

以液体（液压油）为工作介质，靠液体的压力能进行工作称为液压传动。

以压缩空气为工作介质，靠气体压力能进行工作的称为气压传动。

1-2液压与气压传动系统有哪几部分组成？各部分的作用是什么？参考答案：液压传动系统和气压传动系统主要有以下部分组成：（1）动力元件：液压泵或气源装置，其功能是将原电动机输入的机械能转换成流体的压力能，为系统提供动力。

（2）执行元件：液压缸或气缸、液压马达或气压马达，它们的功能是将流体的压力能转换成机械能，输出力和速度（或转矩和转速），以带动负载进行直线运动或旋转运动。

（3）控制元件：压力流量和方向控制阀，它们的作用是控制和调节系统中流体的压力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。

（4）辅助元件：保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、管接头、油箱或储气罐、过滤器和压力计等。

（5）传动介质：指传递能量的流体，即液压油或压缩空气。

1-3液压与气压传动主要优缺点有哪些？参考答案：液压传动的主要优点：在输出相同功率的条件下，液压转动装置体积小、重量轻、结构紧凑、惯性小、并且反应快。

可在运行过程中实现大范围的无级调速、且调节方便。

传动无间隙，运动平稳，能快速启动、制动和频繁换向。

操作简单，易于实现自动化，特别是与电子技术结合更易于实现各种自动控制和远距离操纵。

不需要减速器就可实现较大推力、力矩的传动。

易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作工作介质，滋润滑性好，故使用寿命长。

液压元件已是标准化、系列化、通用化产品、便于系统的设计、制造和推广应用。

液压传动的主要缺点：（1）油液的泄露、油液的可压缩性、油管的弹性变形会影响运动的传递正确性，故不宜用于精确传动比的场合。

（2）由于油液的粘度随温度而变，从而影响运动的稳定性，故不宜在温度变化范围较大的场合工作。

第二章液压流体力学基础（习题二）一、名词解释：1．沿程损失2．局部损失3．层流4．紊流5．粘性6．压缩性7．绝对压力8．相对压力9．真空度10．空穴现象11．液压冲击二、填空题(请在括号中填入正确答案)1．液体在流动时由于分子的内聚力而产生的性质称为液体的粘性。

2．液压系统中的压力，即常说的表压力，指的是压力。

3．雷诺数的物理意义：影响液体流动的力主要是惯性力和粘性力，雷诺数大，说明力起主导作用，这样的液流呈紊流状态；雷诺数小，说明力起主导作用，液流呈层流状态。

4．液体在直管中流动时，产生压力损失；在变直径管、弯管中流动时产生压力损失。

5．在研究流动液体时，把假设既又的液体称为理想流体。

6．相对压力又称，它是与之差。

真空度是。

7．单位时间内流过某过流断面液体的称为，其国标单位为，常用单位为。

8．绝对压力等于大气压力，真空度等于大气压力。

9. 液体的流动状态由来判断，流态分为和。

10．液体在管道中存在两种流动状态，状态时粘性力起主导作用，状态时惯性力起主导作用，液体的流动状态可用来判断。

11．某压力容器表压力为0.3Mpa，则压力容器的绝对压力为____Mpa。

（大气压力为0. 1Mpa）12．理想液体作定常流动时，液流中任意截面处液体的能量由、和组成，三者之间可以互相，但为一定值。

13．液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动而产生一种内摩擦力叫；其大小可用来衡量。

常用的粘度为、和。

14．油液流经节流孔的流量q= 。

为保持流量稳定，节流口应采用孔。

15．根据流体力学中的帕斯卡定律可知：输出压力和输入压力之比等于；又根据连续性方程可知：输入的位移和速度与活塞面积。

16．在液压系统中，由于某一元件的工作状态突变引起油压急剧上升，在一瞬间突然产生很高的压力峰值，同时发生急剧的压力升降交替的阻尼波动过程称为。

17．液体的动力粘度μ与其密度ρ的比值称为，用符号表示。

三、单选题（请在正确答案的序号填入问题的括号内）1．节流阀的节流口应尽量做成式。

第二章 流体静力学2-1 将盛有液体的U 形小玻璃管装在作水平加速运动的汽车上(如图示)，已知L ＝30 cm ，h ＝5cm ，试求汽车的加速度a 。

解：将坐标原点放在U 形玻璃管底部的中心。

Z 轴垂直向上，x 轴与加速度的方向一致，则玻璃管装在作水平运动的汽车上时，单位质量液体的质量力和液体的加速度分量分别为0,0,,0,0x y z x y z g g g ga a a a ===-===代入压力全微分公式得d (d d )p a x g z ρ=-+因为自由液面是等压面，即d 0p =，所以自由液面的微分式为d d a x g z =- 积分的：a z x c g=-+，斜率为a g -，即a g h L = 解得21.63m/s 6g a g h L ===2-2 一封闭水箱如图示，金属测压计测得的压强值为p ＝4.9kPa(相对压强)，测压计中心比A 点高z ＝0.5m ，而A 点在液面以下h ＝1.5m 。

求液面的绝对压强和相对压强。

解：由0p gh p gz ρρ+=+得相对压强为30() 4.91010009.81 4.9kPa p p g z h ρ=+-=⨯-⨯⨯=-绝对压强0( 4.998)kPa=93.1kPa abs a p p p =+=-+2-3 在装满水的锥台形容器盖上，加一力F ＝4kN 。

容器的尺寸如图示，D ＝2m ，d ＝l m ，h ＝2m 。

试求(1)A 、B 、A ’、B ’各点的相对压强；(2)容器底面上的总压力。

解：(1)02 5.06kPa 4F F p D A π===,由0p p gh ρ=+得：0 5.06kPa A B p p p ===''0 5.06kPa+10009.82Pa 24.7kPa A B p p p gh ρ==+=⨯⨯=(2) 容器底面上的总压力为2'24.7kPa 77.6kN 4A D P p A π==⨯= 2-4 一封闭容器水面的绝对压强p 0＝85kPa ，中间玻璃管两端开口，当既无空气通过玻璃管进入容器、又无水进人玻璃管时，试求玻璃管应该伸入水面下的深度h 。

第一章液压传动概述一、填空题：1．液压传动是以（液体）为传动介质，利用液体的（压力能）来实现运动和动力传递的一种传动方式。

2．液压传动必须在（密闭容器内）进行，依靠液体的（压力能）来传递动力，依靠（压力能）来传递运动。

3．液压传动系统由（动力元件）、（执行元件）、（控制元件）、（辅助元件）和（工作介质）五部分组成。

4．在液压传动中，液压泵是（动力）元件，它将输入的（机械）能转换成（压力）能，向系统提供动力。

5．在液压传动中，液压缸是（执行）元件，它将输入的（压力）能转换成（机械）能。

6．各种控制阀用以控制液压系统所需要的（压力）、（方向）和（流量），以保证执行元件满足各种不同的工作需求。

7．液压元件的图形符号只表示元件的（功能），不表示元件的（具体结构）和（参数），以及连接口的实际位置和元件的（空间位置）。

8．液压元件的图形符号在系统中均以元件的（静止位置或常态位）表示。

二、判断题：（×）1. 液压传动不易获得很大的力和转矩。

（×）2. 液压传动装置工作平稳，能方便地实现无级调速，但不能快速起动、制动频繁换向。

（√）3．液压传动与机械、电气传动相配合时，易实现较复杂的自动工作循环。

（×）4.液压传动系统适宜在传动比要求严格的场合采用。

三.简答题：1. 简述液压传动的工作原理?2. 液压传动有哪些优缺点?1．液压传动是以液体为工作介质，利用压力能来驱动执行机构的传动方式。

具体的工作原理是：电动机驱动液压泵从油箱中吸油，将油液加压后输入管路。

油液经过一系列控制通断、流量和方向的液压阀进入液压缸一腔，推动活塞而使工作台实现移动。

这时液压缸另一腔的油液经换向阀和回油管流回油箱。

2．答：优点：1）在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生更多的动力；2）液压装置工作比较平稳；3）液压装置能在大范围内实现无级调速，也可在运行的过程中调速；4）液压传动易于自动化；5）液压装置易于实现过载保护；6）液压元件已标准化、系列化和通用化。