液压流体力学第6章孔口出流分析.ppt

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《液压流体力学》;第八章 孔口出流;概述;8.1 孔口出流的分类 ;3、收缩断面:薄壁孔口边缘尖锐,而流线又不能 突然转折,经过孔口后射流要发生收缩,在孔口下 游附近的c-c断面处,射流断面积达到最小处的过 流断面。以Cc表示。 4、收缩系数:收缩断面面积与孔口的几何断面积 之比,即 Cc = Ac/A。 5、出流特征:液体从薄壁孔口出流时,没有沿程 能量损失,只有收缩而产生的局部能量损失,而液 体从厚壁孔口出流时不仅有收缩的局部能量损失, 而且还有沿程损失。 ;二、大孔口和小孔口 1、小孔口:以孔口断面上流速分布的均匀性为衡 量标准,如果孔口断面上各点的流速是均匀分布 的,则称为小孔口。 2、大孔口:如果孔口断面上各点的流速相差较 大,不能按均匀分布计算,则称为大孔口。 三、自由出流和淹没出流 1、自由出流:以出流的下游条件为衡量标准,??? 果流体经过孔口后出流于大气中时,称为自由出 流; 2、淹没出流:如果出流于充满液体的空间,则称 为淹没出流。;8.2 薄壁小孔口自由出流;整理得: 当A1Ac,并注意到αc≈1,则得 式中:流速系数 通过孔口的流量为 ;流量系数 Cd = CcCv 二、两种特例 1、若容器上部为自由液面且小孔自由出流时,有 2、高压系统( ),则有;一、流速系数Cv 1、流速系数物理意义:实际流速与理想流速之比。 2、射流轨迹法测定Cv 如图8-3所示,孔口出流射入大气后成为平抛运 动,将坐标原点取在收缩断面上,测量射流上任一 点的坐标x和y,如果忽略射流四周的空气阻力,则 消去时间t,得收缩断面c-c上的平均流速 ;代入 则得 二、流量系数Cd 1、定义理论流速 则: 2、流量系数的物理意义就是实际流量与理论流量 之比。;三、收缩系数与阻力系数 用实验得出的Cd与Cv,可以算出收缩系数 用实验测得的Cv,可以算出孔口的阻力系数ζc 流速系数Cv、流量系数Cd以及收缩系数Cc与阻力系 数ζc和雷诺数ReT的关系表示在图8-4上(其中ReT 为Cv=1时理想流速下的雷诺数)。 ;四、完全收缩与部分收缩 (1)完全收缩:孔口距离器壁很远,因此器壁对孔口的收缩情况毫无影响,这种收缩称为完全收缩。 (2)非完全收缩:孔口四周都有收缩,但某一边距离器壁较近,其收缩情况受到器壁的影响,因而这种收缩称为非完全收缩。 (2)部分收缩:有的边根本不收缩,只有部分边有收缩,因而称为部分收缩。;图8-6为带有外伸圆柱形厚壁孔口的容器。取1-1、 2-2两缓变流断面列伯努利方程 厚壁孔口只有内收缩而无外收缩,这是它与薄壁孔 口的区别之一。区别之二是厚壁孔口阻力损失由下 列三部分组成:一是入口阻力损失,二是c-c断面 后的扩大阻力损失,三是后半段上沿程能头损失。 因此;因 而扩大阻力损失系数为 所以 令 则 式中 为厚壁孔口流速系数 因而流量 ;式中Cd = Cv称为厚壁孔口流量系数。 特例分析:当液体从薄壁圆孔口出流时,其流量系 数Cd = 0.61,而厚壁孔口的流量系数Cd = 0.82 , 为薄壁孔口的1.34倍。于是当孔口面积相同时,通 过厚壁孔口的流量大于薄壁孔口。产生这个结果的 原因可解释为:当液体从厚壁孔口流到大气中去时 流速为v2,在收缩断面上的流速vc v2 ,因此收缩 断面上的压强pc一定小于管嘴出流断面上的压强, 即小于大气压强pa ,这样就在厚壁孔口的内收缩 断面上产生真空,将液体从容器中吸入流体,从而 使厚壁孔口比面积相同的薄壁孔口流出更多的流量;本章小结 几个基本概念:薄壁孔口、厚壁孔口、流速系数、流量系数、收缩系数、阻力系数、完全收缩、部分收缩。 重点:薄壁小孔口自由出流公式、厚壁孔口自由出流公式。 作业:8-1;8-4;8-5

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