生活中小孔與縫隙流動(dòng)的案例

1、孔口和縫隙流動(dòng)的案例在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中常遇到油液流經(jīng)小孔或間隙的情況，例如節(jié)流調(diào)速中的節(jié)流小孔，液壓元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的各種間隙。研究液體流經(jīng)這些小孔和間隙的流量壓力特性，對(duì)于研究節(jié)流調(diào)速性能，計(jì)算泄漏都是很重要的。、小孔流動(dòng)液體流經(jīng)小孔的情況可以根據(jù)孔長(zhǎng)l與孔徑d的比值分為三種情況：l/d0.5時(shí)，稱為薄壁小孔；0.5vl/d4時(shí)，稱為細(xì)長(zhǎng)孔。液體在薄壁小孔中的流動(dòng)1.液流流經(jīng)薄壁小孔的流量液體流經(jīng)薄壁小孔的情況如圖所示。液流在小孔上游大約d/2處開(kāi)始加速并從四周流向小孔。由于流線不能突然轉(zhuǎn)折到與管軸線平行，在液體慣性的作用下，外層流線逐漸向管軸方向收縮，逐漸過(guò)渡到與管軸線方向平行，從而形成收

2、縮截面人。對(duì)于圓孔，約在小孔下游d/2處完成收縮。通常把最小收縮面積Ac與孔口截面積之比值稱為收縮系數(shù)Cc，即Cc二Ac/A。其中A為小孔的通流截面積。液流收縮的程度取決于Re、孑L口及邊緣形狀、孑L口離管道內(nèi)壁的距離等因素。對(duì)于圓形小孔，當(dāng)管道直徑D與小孔直徑d之比D/d7時(shí)，流速的收縮作用不受管壁的影響，稱為完全收縮。反之，管壁對(duì)收縮程度有影響時(shí)，則稱為不完全收纟宿。對(duì)于圖所示的通過(guò)薄壁小孔的液流，取截面11和22為計(jì)算截面，設(shè)截面11處的壓力和平均速度分別為p1.u1，截面22處的壓力和平均速度分別為P2、u2。經(jīng)過(guò)推導(dǎo)得流經(jīng)小孔的流量為：式中：3為小孔前后壓差，Cd為流量系數(shù)。流量系數(shù)

3、一般由實(shí)驗(yàn)確定。在液流完全收縮的情況下，當(dāng)Re105時(shí)，Cd可視為常數(shù)，取值為Cd二0.600.62。當(dāng)液流為不完全收縮時(shí)，其流量系數(shù)為Cd0.70.8。2液流流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)孔和短孔的流量液體流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔時(shí)，一般都是層流狀態(tài)，所以可直接應(yīng)用前面已導(dǎo)出的直管流量公式來(lái)計(jì)算，當(dāng)孔口直徑為d，截面積為A二nd2/4時(shí)，可寫(xiě)成：q=/l不難發(fā)現(xiàn)，通過(guò)孔口的流量與孔口的面積、孔口前后的壓力差以及孔口形式?jīng)Q定的特性系數(shù)有關(guān)，可知，通過(guò)薄壁小孔的流量與油液的粘度無(wú)關(guān)，因此流量受油溫變化的影響較小，但流量與孔口前后的壓力差呈非線性關(guān)系；油液流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔的流量與小孔前后的壓差A(yù)p的一次方呈正比，同時(shí)由于公式中也包含油

4、液的粘度M，因此流量受油溫變化的影響較大。為了分析問(wèn)題的方便起見(jiàn)，將兩式一并用下式表示，即：q=KAhpl式中：m為指數(shù)，當(dāng)孔口為薄壁小孔時(shí),m=0.5,當(dāng)孔口為細(xì)長(zhǎng)孔時(shí),m=1;K為孔口的通流系數(shù)，當(dāng)孔口為薄壁孔時(shí)，K二Cd(2/p)o.5；當(dāng)孔口為細(xì)長(zhǎng)孔時(shí)，K=d2/32plo液流流經(jīng)短孔的流量仍可用薄壁小孔的流量計(jì)算式：q二CdA(2Ap/p)m,但其中的流量系數(shù)可在有關(guān)液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得。由于短孔介于細(xì)長(zhǎng)孔和薄壁孔之間,故有：q=CdA(2Ap/p)m,0.5vmv1短孔加工比薄壁小孔容易,故常用作固定的節(jié)流器使用。液壓元件內(nèi)各零件間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，必須要有適當(dāng)間隙。間隙過(guò)大，會(huì)造成泄漏；

5、間隙過(guò)小，會(huì)使零件卡死。如圖2-24所示的泄漏，泄露是由壓差和間隙造成的。內(nèi)泄漏的損失轉(zhuǎn)換為熱能，使油溫升高，外泄漏污染環(huán)境，兩者均影響系統(tǒng)的性能與效率，因此，研究液體流經(jīng)間隙的泄漏量、壓差與間隙量之間的關(guān)系，對(duì)提高元件性能及保證系統(tǒng)正常工作是必要的。間隙中的流動(dòng)一般為層流，種是壓差造成的流動(dòng)稱壓差流動(dòng)，另一種是相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成的流動(dòng)稱剪切流動(dòng)，還有一種是在壓差與剪切同時(shí)作用下的流動(dòng)。內(nèi)泄漏與外泄漏1.平行平板的間隙流動(dòng)液體流經(jīng)平行平板間隙的一般情況是既受壓差A(yù)p二p1-p2的作用，同時(shí)又受到平行平板間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用。如圖所示。設(shè)平板長(zhǎng)為I,寬為b（圖中未畫(huà)出），兩平行平板間的間隙為h,且Ih,b

6、h,液體不可壓縮，質(zhì)量力忽略不計(jì),粘度不變。下面分兩種情況進(jìn)行討論。固定平行平板間隙流動(dòng)(壓差流動(dòng))且肚二0。上下兩平板均固定不動(dòng)，液體在間隙兩端的壓差的作用下而在間隙中流動(dòng)，稱為壓差流動(dòng)。推導(dǎo)流量公式，得：Q=可以看出，在間隙中的速度分布規(guī)律呈拋物線狀，通過(guò)間隙的流量與間隙的三次方成正比，因此必須嚴(yán)格控制間隙量，以減小泄漏。兩平行平板有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的間隙流動(dòng)。兩平行平板有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，速度為u0，但無(wú)壓差，這種流動(dòng)稱為純剪切流動(dòng)。其流量為：雖二兩平行平板既有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，兩端又存在壓差時(shí)的流動(dòng)，這是一種普遍情況,其速度和流量是以上兩種情況的線性疊加，即：雖二上兩式中正負(fù)號(hào)的確定：當(dāng)長(zhǎng)平板相對(duì)于短平板的

7、運(yùn)動(dòng)方向和壓差流動(dòng)方向一致時(shí)，取“+”號(hào)；反之取“-”號(hào)。此外，如果將泄漏所造成的功率損失寫(xiě)成：由上式得出結(jié)論：間隙h越小，泄漏功率損失也越小。但是h的減小會(huì)使液壓元件中的摩擦功率損失增大，因而間隙h有一個(gè)使這兩種功率損失之和達(dá)到最小的最佳值，并不是越小越好。2圓柱環(huán)形間隙流動(dòng)同心環(huán)形間隙間的液流偏心環(huán)狀間隙中的液流(1)同心環(huán)形間隙在壓差作用下的流動(dòng)。如上圖，當(dāng)h/rvv1時(shí)，可以將環(huán)形間隙間的流動(dòng)近似地看作是平行平板間隙間的流動(dòng)，推導(dǎo)流量公式得：加護(hù)五該式中“+”號(hào)和“-”號(hào)的確定同固定平行平板間隙流動(dòng)。(2)偏心環(huán)形間隙在壓差作用下的流動(dòng)。液壓元件中經(jīng)常出現(xiàn)偏心環(huán)狀的情況,例如活塞與油缸

8、不同心時(shí)就形成了偏向環(huán)狀間隙。生活中小孔的案例:我們常見(jiàn)的鎖，鎖孔旁邊為什么還有一個(gè)小孔？難道是bug？掛鎖其實(shí)這個(gè)小孔有大用處。第一就是防止鎖芯內(nèi)部積水，導(dǎo)致鎖芯生銹，第二就是我們?nèi)粘Ｏ胍S護(hù)鎖時(shí)可以從小孔滴入潤(rùn)滑油，方便使用。家中常用的塑料凳子中間為什么都有一個(gè)小孔？這種凳子一般都是批量生產(chǎn)，在運(yùn)輸時(shí)需要摞起來(lái)，沒(méi)有小孔的話摞的時(shí)候兩個(gè)凳子間會(huì)存密閉空間，很難你摞緊，就算摞緊了你想在分開(kāi)不容易了。家中存放凳子也是摞起來(lái)，可見(jiàn)小孔是有大智慧的。為什么筆蓋上一般都會(huì)有一個(gè)小孔？廠玄壓力羞1.33干鮒壬翹那通嗥M為8升/好種中性筆訓(xùn)珥孔肓亍疫汽就屈，可口肪止學(xué)亙因富香筆附卡怯能普而適氣孔筆帽關(guān)鍵時(shí)候能救命的！快了解了解吧。4.為什么飛機(jī)窗戶上會(huì)有一