液压传动之流体力学Fluid Mechanics.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * 三、圆管湍流 * 湍流在通流截面上流速的分布如图所示，湍流中的流速分布是比较均匀的。其最大流速为umax=(1~1.3)v，动能修正系数α≈1.05，动量修正系数β≈1.04，因而这两个系数均可近似地取为1。 靠近管壁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。 三、圆管湍流 * 由半经验公式推导可知，对于光滑圆管内的紊流来说，其截面上的流速分布遵循对数规律。在雷诺数为3×103~1×105的范围内，它符合一个1/7次方的规律，即 (3-36) 四、压力损失 * 实际流体由于粘性，在流动时要损耗一部分能量，这种能量损耗表现为压力损失。能量的损耗转变为热量，使液压系统的温度升高。所以在设计液压系统时，减小压力损失是非常重要的。 液体在流动时产生的压力损失可以分为两种：一种是液体在等径直管中流动时因摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力损失；另一种是由于管道的截面突然变化，液流方向改变或其他形式的液流阻力(如控制阀阀口)而引起的压力损失，称为局部压力损失。 （一）沿程压力损失 * 经理论推导，液体流经等径d的直管时，在管长l段上的压力损失Δp表达式为 (3-38) 式中，λ为沿程阻力系数； v为液流的平均流速； ρ为液体的密度。 1.层流时的沿程压力损失 * 液体在直管中作层流流动时，由式(3-34)及q＝πR2v，得 上式表示层流流动时的沿程阻力系数λ的理论值应是64，但实际上流动中还夹杂着油温变化等问题，因此油液在金屑管道中流动时宜取λ＝75/Re，在橡胶软管中流动时则取λ＝80/Re。 2.湍流时的沿程压力损失 * 液体在直管中作层流流动时，由式(3-34)及q＝πR2v，得 式中沿程阻力系数λ的理论值应是64，但实际上流动中还夹杂着油温变化等问题，因此油液在金属管道中流动时宜取λ＝75/Re，在橡胶软管中流动时则取λ＝80/Re。 2.紊流时的沿程压力损失 λ值可查表3-3或图3-21或手册确定。 （二）局部压力损失 * 液流由于方向、速度的改变，以及截面的变化，必然产生一些旋涡，引起撞击。造成局部压力损失，其值与液流的动能有关。可用下式计算。 ζ为局部阻力系数，其值由实验确定，可查手册。v为液体的平均流速，一般情况下均指局部阻力下游处的流速。 ζ的值仅在液流流经突然扩大的截而时可用理论求得(例3-6)，其他情况都须通过实验来测定。可从手册中查到。几种典型的局部阻力系数见附录A。 （三）波纹管中的压力损失 * 液体在波纹管中流动时所引起的压力损失，可以把波纹管看作是排列着的一连串均匀孔口，由一连串单个液流扩大损失之和推算出来。这个概念已得到了实验的证实。波纹数为n的内径为D1波纹直管的局部压力损失为 (3-43) （四）管路系统的总压力损失 * 整个管路系统的总压力损失等于所有沿程压力损失和局部压力损失之和 上式仅在两相邻局部损失之间的距离大于管道内径10~20倍时才是正确的，否则液流受前一个局部阻力的干扰还没有稳定下来，就又经历后一个局部阻力，它所受扰动将更为严重，因而会使上式算出的压力损失值比实际数值小。 压力损失的危害： 1. 浪费能源； 2. 发热，使油温升高，影响系统工作性能。 §3-4孔口和缝隙液流 * 在液压系统中，液流流经小孔或缝隙的现象是普遍存在的，它们有的用来调节流量，有的造成泄漏而影响效率。不管是哪一种，都涉及到小孔或缝隙的流量问题。 一、流经小孔的流量—用于节流调速计算 管路上的小孔按其长径比l/d可分成三种： ①薄壁小孔： ②细长小孔： ③短孔： 一、小孔流量 * （一）薄壁小孔 ，用于阀口 Cd—流量系数，由孔的形状决定的系数，按不同情况查式(3-49)、(3-50)、表3-5、3-6 A0 —小孔的通流面积，即小孔的横截面积。 Δp—小孔两端的压差 (3-48) （二）短孔 * （二）短孔 ，用于固定节流器 Cd—流量系数，由孔的形状决定的系数，图(3-28) A0 —小孔的通流面积，即小孔的横截面积。 Δp—小孔两端的压差 (3-48) （三）细长孔 ，用于固定节流器 (3-33) 小孔流量的通用公式 * 流经小孔的流量可用一个统一的公式计算： C—流量系数，由孔的形状和液体性质决定的系数 AT —小孔的通流面积，即小孔的横截面积。 Δp—小孔两端的压差 m—由小孔长径比决定的指数 ①薄壁小孔：m=0.5 ②细长小孔：m=1.0 ③短孔：0.5 m1.0 二、缝隙液流 * （一）流经平行平板