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§3.3管道中中液流的特性 流态与雷诺数 1、液流的流态：层流和湍流 层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线。其性质为流速较低，质点受粘性制约，不能随意运动，粘性力起主导作用；液体的能量主要消耗在摩擦损失上。 湍流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道的轴线的运动外，还存在着剧烈的横向流动。其性质是流速较高，粘性的制约作用减弱，惯性力起主导作用；液体的能量主要消耗在动能损失上。 雷诺数——液体的流动状态用雷诺数来判别 液体在圆管内的流态与管内的平均流速υ、管径d、液体的运动粘度ν有关： 一般用“由湍流转变为层流时的雷诺数”作为判别流动状态的依据，称为临界雷诺数，记作Recr ，当ReRecr 时，液流为层流，反之，液流大多为湍流。 对于非圆截面管道： 或 dH——通流截面的水力直径， dH=4RH RH——通流截面的水力半径， A：液流的有效截面积；χ：液体与壁面接触的周长。 圆管层流 由 知： 圆管内流速随半径按抛物线规律分布。最大流速发生在轴线上，r=0,；最小流速在管壁上，r=R，。 泊肃叶公式： 或 得：流量与管径的四次方成正比，压力损失与管径的四次方成反比，所以管径对流量或压力损失的影响是很大的。 根据通流截面上平均流速的定义： 将与相比，平均流速为最大流速的一半。 层流时，动能修正系数；动量修正系数。 圆管湍流 圆管湍流的最大流速，动能修正系数，动量修正系数，因此，湍流时这两个系数均可近似地取为1。 靠近管壁处有极薄一层惯性力不足以克服粘性力的液体在作层流流动，称为层流边界层。层流边界层的厚度将随液流雷诺数的增大而减小。 压力损失 压力损失分为两种： 沿程压力损失：液体在等径直管内流动时因摩擦而产生的压力损失。 局部压力损失：液体流经管道的弯头、接头、阀口以及突然变化的截面等处时，因流速流向发生急剧变化而在局部区域产生流动阻力所造成的压力损失。 沿程压力损失 ——沿程阻力系数，理论值。考虑实际流动中的温度变化，因此液体在金属管道中流动时宜取，在橡胶软管中流动时则取。 液体在直管中作湍流流动时，沿程压力损失的计算公式与层流时相同，但沿程阻力系数不同。详细见《液压传动》P39 局部压力损失 ——局部阻力系数。一般通过实验来确定 对于阀和过滤器等液压元件： ——额定流量 ——实际通过的流量 ——额定流量下的压力损失 3、液压系统的总压力损失（管路总的压力损失一般以局部损失为主） §3.4孔口和缝隙液流 薄壁小孔：常被用作调节流量的器件 薄壁小孔是指小孔的长度和直径之比＜0.5的孔，一般孔口边缘做成刃口形式。 当管道直径与小孔直径之比≥7时，液流的收缩作用不受孔前管道内壁的影响，这时称液流完全收缩；当管道直径与小孔直径之比＜7时，孔前管道内壁对液流进入小孔有导向作用，这时称液流不完全收缩。 ——小孔速度系数，； ——小孔前后的压差， 流经小孔的流量为： ——小孔的截面积； ——截面收缩系数，； ——流量系数，。它由实验确定：分液流完全收缩和液流不完全收缩两种情况。详细见《液压传动》P43 液流流经孔口或喷嘴时的流量系数是随和孔口棱边情况而变化的。解决办法：把锐边孔口与周边孔口通过串联或并联形式结合起来。 串联时： 并联时： ——单个孔口的流量系数； ——孔口组合的综合流量系数。 为了确保恒定，孔径与管径之比不要超过。 短孔和细长孔 当孔的长度和直径之比0.5＜≤4时，称为短孔。 流量系数由《液压传动》P46查得 当孔的长度和直径之比＞4时，称为细长孔。 流经滑阀阀口流量： ——阀芯相对于阀套的移动距离； ——阀口的周向长度，亦称面积梯度。 流经锥阀阀口流量： ——阀座平均直径，。 三、缝隙液流 1、环形缝隙 同心环形缝隙的流量公式： 当圆柱体移动方向与压差方向相反，则上式第二项应取负号。 偏心环形缝隙流量公式： 当=0，则为同心环形缝隙；当=1，即有最大偏心量，其流量为同心环形缝隙流量的2.5倍。 圆环平面缝隙的流量公式 §3.5气穴现象 在液压系统中，当流动液体某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气会游离出来，