第二章 液压流体力学 第五节 孔口和缝隙流动

第五节 孔口和缝隙流动

一、孔口液流特性

在液压系统的管路中，装有截面突然收缩的装置，称为节流装置（节流阀）。突然收缩处的流动叫节流，一般均采用各种形式的孔口来实现节流--节流口.

液体流经孔口时的分析： l/d≤0.5时为薄壁小孔；l/dɰ时为细长小孔；0.5< l/d ≤4时为短孔。 l为小孔的通流长度；d为小孔的孔径。

1）液体在薄壁小孔中的流动

液体质点突然加速，惯性力作用

收缩截面2-2，然后再扩散

造成能量损失，并使油液发热

收缩截面面积A2－2和孔口截面积A的比值称为收缩系数Cc，即 Cc = A2－2 /A 。

收缩系数决定于雷诺数、孔口及其边缘形状、孔口离管道侧壁的距离等因素。

完全收缩

式中Cd＝CvCc为小孔流量系数。 Cd和Cc一般由实验确定

完全收缩时，液流在小孔处呈紊流状态，雷诺数较大，薄壁小孔的收缩系数Cc取0.61～0.63，速度系数Cv取0.97～0.98，这时Cd ＝0.61～0.62；

不完全收缩时， Cd ≈0.7～0.8。

2）流经细长小孔的流量计算

液体流经细长孔时，一般都是层流状态，可直接应用前面已导出的直管流量公式来计算，当孔口的截面积为A =πd2/4时，可写成

比较上面两式可发现，通过孔口的流量与孔口的面积、孔口前后压力差以及孔口形式决定的特性系数有关。 统一即 q＝KA△pm

式中A为流量截面面积，m2；△p为孔口前后的压力差，N/m2；m为由孔口形状决定的指数，0.5≤m≤1，当孔口为薄壁小孔时，m＝0.5，当孔口为细长孔时，m＝1；K为孔口的形状系数，当孔口为薄壁小孔时， ；当孔口为细长孔时，K＝d2/32μl。

二、缝隙液流特性

1、平行平板的间隙流动:如下四种情况

　　固定平行平板间隙流动（压差流动）

　　平行平板有相对运动时的间隙流动 　

　　两平行平板有相对运动，但无压差（纯剪切流动）

　　两平行平板既有相对运动，两端又存在压差时的流动

如下三种情况

　 同心环形间隙在压差作用下的流动 　

　 偏心环形间隙在压差作用下的流动

　 内外圆柱表面有相对运动又存在压差的流动

2、圆柱环形间隙流动：

3、流经平行圆盘间隙径向流动的流量

4、圆锥状环形间隙流动

（一）平行平板的间隙流动

微小单元体dxdy的受力平衡方程为

对上式两次积分得

C1、C2为积分常数。

将τ=μdu/dy代入上式得

1、固定平行平板间隙流动（压差流动）

压差流动：上下两平板固定不动，液体在间隙两端压差作用下而在间隙中流动。 由边界条件：y = 0时，u = 0； y = h 时，u = 0。及dp/dx = －△p/l， 可得