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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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