第4讲 管道中液流特性-pzl.ppt

第三节 管道中液流的特性 由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗一部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失来表示。压力损失即是伯努利方程中的hw项。 二、圆管层流的沿程的压力损失 . 液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力损失。 四、总压力损失 流量系数Cd 第五节、液压冲击与气穴现象 一、液压冲击 1、含义：由于某种原因致使压力在某一瞬间突然急剧升降的波动现象。 冲击压力 pmax=p+Δp ，ΔP= ρcv c压力冲击波在管中的传播速度c=(900-1400m/s) 2、原因： 管道阀门关闭 运动部件制动 3、后果：产生噪音，影响元件和系统寿命。 4、措施：延长流体关闭和换向时间；缩短管长，加大管径；限制管道液体流速；设置缓冲元件 ，增加系统弹性。 二、气穴现象 原因：因为系统内某点的压力突然降低，低于空气分离压，致使液体中析出气泡的现象。 后果：气泡压破产生噪声，元件表面产生点蚀。 措施：避免压力突降，减小压力降。降低泵吸油高度h，加大吸油管径，限制液体流速v，减小吸油管中的压力损失；防止空气进入。 下一页 上一页 下一页 上一页 本节重点： 流态与雷诺数 沿程压力损失 局部压力损失 总压力损失 一、液体流动状态 人们对液体流动状态的认识 层流：液体流动呈线性或层状，且平行于管道轴线。液体流速较低，粘性力起主导作用。 湍流 ：液体流动除平行于管道轴线外，还存在剧烈横向运动。液体流速较高，惯性力起主导作用。 雷诺实验（1882） 雷诺实验装置 雷诺实验装置 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——粘性力起主导作用 湍流——惯性力起主导作用 液体的流动状态用雷诺数来判断。 如果液流的雷诺数相同，它的流动状态也相同。 一般以液体由湍流转变为层流的雷诺数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，为湍流。 雷诺实验结论： 非圆管截面 液体在圆管中流动状态与平均流速ν 、管道内径d、液体的 R—水力半径 A—通流截面积；X—湿周 运动粘度v有关。 等径水平圆管恒定层流，液体等速流动时，小圆柱体受力平衡，有 内摩擦力 代入上式,得 结论：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，最小流速在管壁上，为零。 故 设沿程阻力系数λ 对于层流 理论值λ=64/Re 金属管λ=75/Re 橡胶管λ=80/Re 对于湍流 光滑管λ=0.3164Re－0.25 粗糙管Re和Δ/d从手册上查取 三、局部压力损失 Δpξ= ξρv 2 / 2 ξ为局部阻力系数，具体数值可查有关手册。 整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有的局部压力损失之和（通过所有阀、直管、弯管所产生的压力损失之和） 必须指出：相邻两局部压力损失之间距离大于管道内径10~20倍时，上式正确。 对阀，过滤器等元件，可用下式计算局部压力损失： 第四节 孔口和缝隙液流 一、液体流过小孔的流量 小孔： 薄壁小孔(l/d≤0.5); 短孔（0.5l/d≤4) 细长孔 (l/d4）； 在液压传动中常利用小孔或缝隙来对液体的压力、流量进行控制。液压元件的泄漏也属于缝隙流动。 当管道直径与小孔直径之比D/d≥7时，液流收缩不受孔前管道内壁的影响，称之为液流完全收缩； 当D/d＜7时，孔前管道内壁对液流进入小孔有导向作用，称之为液流不完全收缩。 1、薄壁小孔流量公式 (l/d≤0.5) 对1-1,2-2截面列伯努利方程： Cv称为速度系数 ；Cc称为截面收缩系数；A0为小孔截面积。 2、短孔 短孔常用作固定节流器 3、细长孔（l/d＞4 ） 液流经过细长孔的流量和孔前后压差成正比，和液体 粘度成反比，流量受液体温度影响较大 Cd不同，Re2000时，为0.8 综上：总结出小孔流量-压力的通用公式 二、流体流过缝隙流量 分析计算液压元件的泄漏的 理论依据 1、平行平板缝隙（压差作用） u0 结论：缝隙的流量与缝隙值的三次方成正比，说明元件缝隙值对泄漏影响很大。 2、