液体静力学及其应用原理

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：液体静力学主要是讨论液体静止时的平衡规律以及这些规律的应用。

液体静力学主要是讨论液体静止时的平衡规律以及这些规律的应用。“液体静止”指的是液体内部质点间没有相对运动，不呈现黏性，至于盛装液体的容器，不论容器是静止的或是匀速、匀加速运动都没有关系。

1.液体静压力及帕斯卡原理（静压传递原理）

当液体静止时，液体质点间没有相对运动，不存在摩擦力，所以静止液体的表面力只有法向力。液体内某点处单位面积ΔA与其所受到的法向力ΔF之比，叫作压力p（静压力），即。

如果法向力F均匀地作用于面积A上，则压力可表示为

液体的静压力具有两个重要特性：①液体静压力的方向总是作用面的内法线方向；②静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。这两个重要特性可表述为帕斯卡原理（静压传递原理）：在密闭容器内，液体表面的压力可等值传递到液体内部所有各点。

2.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，称为相对压力。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作真空度，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1-5所示。

（2）压力的单位 SI（国际单位制）导出的压力单位为帕斯卡（Pa），1Pa=1N/m²。

实际工程中常用bar作为压力单位，1bar=10⁵Pa=0.1MPa。

3.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，作用在曲面各点的液体静压力的方向是不平行的，曲面上所受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。

图1-5 绝对压力、相对压力和真空度