管道中液流的特性-江苏理工学院.ppt

管道流动孔口流动 缝隙流动Fluid Flow in Pipeline Fluid Flow through OrificeFluid Flow in Clearance 重点及难点 液体的流态 流体流动时的能量损失 液体流经孔口及缝隙的力学特性 液压冲击及气穴现象 管道流动 流态，雷诺数 通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态。 层流——流速较慢，粘性力起主导作用，质点受到约束。 紊流——流速较快，惯性力起主导作用。 液体的流动状态可用临界雷诺数来判断。 雷诺数—Re = v d / υ 注意：在同一管路中，如果液流的雷诺数相同，它的流动状态亦相同。 一般以液体由紊流转变为层流的雷诺数（数值小）作为判断液体流态的依据，称为临界雷诺数，记为Recr。 当Re＜Recr，为层流； 当Re＞Recr，为紊流。 常见液流管道的临界雷诺数 对于非圆截面的管道来说， Re= 4v R / υ 这里R为通流截面的水力半径，它等于液流的有效面积A和它的湿周（有效截面的周界长度）x之比 R=A/x 在流通截面面积A一定时，水力半径大，代表液流和管壁的接触周长短，管壁对液流的阻力小，流通能力大。在面积相等但形状不同的所有通流截面中，圆形管道的水力半径最大。 沿程压力损失 紊流时的沿程压力损失 ： Δpλ =λ（l /d）ρv 2 /2 λ除了与雷诺数有关外，还与管道的粗糙度有关。 λ= f（Re，Δ/ d ），Δ为管壁的绝对粗糙度，Δ/d 为相对粗糙度。 圆管紊流流动时的沿程阻力系数λ的计算公式 λ=0.3164Re-0.25 （105 Re 2320）  λ=0.032+0.221Re-0.237 （3×106 Re105 ）  λ=[1.74+2lg（d/△）]-2 （Re 3×106 或 Re900d/△） 局部压力损失 孔口流动 当液流经过管道由小孔流出时，由于液体惯性作用，使通过小孔后的液流形成一个收缩断面，然后再扩散，这一收缩和扩散过程产生很大的能量损失。 对孔前、孔后通道断面1－1、2－2列伯努利方程，其中的压力损失包括突然收缩和突然扩大两项损失。如图所示。当管道直径D与小孔直径d的比值D/d≥7时，收缩作用不受大孔侧壁的影响，称为完全收缩。 当D/d7时，孔前通道对液流进入小孔起导向作用，称为不完全收缩。 经整理得到流经薄壁小孔流量 q = CdAo（2Δp /ρ）1/2 A0—小孔截面积； Cd—流量系数，Cd=CvCc Cv称为速度系数 ；Cc称为截面收缩系数。流量系数Cd的大小一般由实验确定，在液流完全收缩的情况下，当Re10 5时，可以认为是不变的常数，计算时按Cd=0.60~0.61 选取 薄壁小孔因沿程阻力损失小（而沿程阻力损失含有μ），故q 对油温变化不敏感，因此多被用作调节流量的节流器。 缝隙流动 液压元件各零件间如有相对运动，就必须有一定的配合间隙。液压油就会从压力较高的配合间隙流到大气中或压力较低的地方，这就是泄漏。泄漏主要是有压力差与间隙造成的。泄漏量与压力差的乘积便是功率损失，因此泄漏的存在将使系统效率降低。同时功率损失也将转化为热量，使系统温度升高，进而影响系统的性能。 平板缝隙 环形缝隙 设内外圆的偏心量为 e，流经偏心圆柱环形缝隙的流量公式： q = （πd ho3 / 12μl ）Δp（1 + 1.5 ε2） ± πd ho uo / 2 式中 ho为内外圆同心时半径方向的缝隙值 ε为相对偏心率，ε＝ e / ho 圆锥环形缝隙的流量及液压卡紧现象 液压卡紧现象 倒锥的液压侧向力使偏心距加大，当液压侧向力足够大时，阀芯将紧贴孔的壁面，产生所谓液压卡紧现象；而顺锥的液压侧向力则力图使偏心距减小，不会出现液压卡紧现象。 气穴现象 减少气穴现象的措施 1、减小阀孔前后的压力降，一般使压力比p1/p2＜3.5。 2、尽量降低泵的吸油高度，加大管径，减少吸油管道阻力。 3、各元件联接处要密封可靠，防止空气进入。 4、增强容易产生气蚀的元件的机械强度。 液压冲击 减少液压