你可能在学校进行过这个实验：你的科学老师给你一个塑料注射器。当注射器充满空气并且柱塞缩回时，她告诉您用手指挡住出口，然后尝试向前推动柱塞。您发现您能够大量压缩注射器中的空气。

然后她告诉你用充满水的注射器重复实验。这一次，结果是不同的。无论你怎么努力，都无法压缩注射器中的水。

这个实验表明气体是高度可压缩的，液体显然是不可压缩的。顺便说一句，如果你没有在学校进行这个实验，你可以在家里试试！


我们只知道我们教的是什么
这个简单的物理实验的有效性体现在这样一个事实，即在我作为流体动力工程师的工作中，我经常遇到那些认为液体（包括液压油）完全不可压缩的人。但这不是他们的错。

我不记得我的科学老师通过解释与气体相比，证明了这个实验的明显结果; 液体是高度不可压缩的 - 但仍可压缩！

在2007年7月至8月的机械润滑问题中，我讨论了关于粘度的完美液压油的主题。无论温度如何，这种理想的流体都具有25厘ton的恒定粘度。

这种理想但不存在的汽车玻璃钢复合材料中支柱液压机液压油的另一个特性是完美的刚度，类似于学校科学实验中注射器中水的表观硬度。

定义条款
流体的可压缩性由其体积弹性模量定义，其是可压缩性的倒数。意思是，随着体积弹性模量的增加，压缩性降低。

流体的体积模量也是非线性的，这意味着当在图表上绘制体积随压力的变化时，结果是曲线而不是直线。

切线体积模量与任何给定点处的曲线斜率有关，因此与特定工作压力下的真实体积变化率有关。

正割体积模量是压力总变化与体积总变化的比率，由从原点到曲线上特定点的线的斜率给出。

体积模量进一步定义为等温，其中与压缩相关的热量消散（恒定温度）或等熵，其中与压缩相关的热量不消散，因此考虑压力和热膨胀。

等熵可视为动态体积模量，并且等温作为静态体积模量。前者通常与现代高响应汽车玻璃钢复合材料中支柱液压机液压系统相关。


压缩的负面因素
体积模量是油的固有特性，因此是液压系统固有的低效率。管道和执行器中的流体必须加压，然后压缩，然后才能移动负载。（压缩0.4至0.5％（体积/ 1,000 psi） - 高达4,000 psi，是矿物油的典型值）。

因为流体的这种压缩需要在输入端工作 - 这在输出端不能转换成有用的功 - 它失去了工作，因此是液压系统整体效率低下的一个因素。致动器越大并且所需响应时间越快，由体积模量引起的低效率越高。

在高性能闭环电液系统中，变形油量会影响动态响应，从而引起可能的稳定性问题，例如自振荡。

尽量减少您的损失
体积模量随基础油量而变化。例如，环烷油具有比石蜡更高的体积模量，并且与粘度指数不同，用添加剂不能改善体积模量。然而，液压设备用户可以采取措施来最小化与压缩流体相关的低效率和潜在的控制问题。

减少这些问题的第一步是确保汽车玻璃钢复合材料中支柱液压机设备不会变热。流体的可压缩性随温度而增加。矿物液压油在100°C时的可压缩性比在20°C时高约30％。当然，有很多原因导致人们不应该让液压设备变热 - 我在本专栏中已经讨论了大部分原因。体积模量降低是另一个原因。

第二步是防止引起通气的条件。学校科学实验解释说，空气比石油的可压缩性高10,000倍。按体积计1％的夹带空气可以将油的等温切线体积模量降低至正常值的25％。

在这一点上，重要的是区分夹带的空气（通常具有分散在整个流体内和整个流体中的直径小于1毫米的气泡）和溶解的空气。液压油通常含有6％至12％的溶解空气量。如果溶解空气保持在溶液中，则该溶解空气对体积模量（或粘度）没有可测量的影响。

虽然控制曝气在很大程度上是一个设计问题 - 例如，流体在储罐中的停留时间 - 适当的维护也起着重要作用。

随着温度升高，溶解的空气从溶液中逸出，这是保持适当和稳定的操作温度的另一个原因。氧化降解和水污染会抑制油释放空气的能力，通常会导致夹带空气量增加，从而导致压缩性增加。

结论
鉴于完美的液压油 - 一种具有无限刚度的液压油，仅存在于我们的想象中，并且考虑到当前具有更高工作压力，更高功率密度和更快响应的汽车玻璃钢复合材料中支柱液压机设备的趋势，考虑运行效果比以往任何时候都更加重要。液压设备的流体压缩性。