生活中小孔与缝隙流动的案例

1、孔口和缝隙流动的案例在液压传动系统中常遇到油液流经小孔或间隙的情况，例如节流调速中的节流小孔，液压元件相对运动表面间的各种间隙。研究液体流经这些小孔和间隙的流量压力特性，对于研究节流调速性能，计算泄漏都是很重要的。、小孔流动液体流经小孔的情况可以根据孔长l与孔径d的比值分为三种情况：l/d0.5时，称为薄壁小孔；0.5vl/d4时，称为细长孔。液体在薄壁小孔中的流动1.液流流经薄壁小孔的流量液体流经薄壁小孔的情况如图所示。液流在小孔上游大约d/2处开始加速并从四周流向小孔。由于流线不能突然转折到与管轴线平行，在液体惯性的作用下，外层流线逐渐向管轴方向收缩，逐渐过渡到与管轴线方向平行，从而形成收

2、缩截面人。对于圆孔，约在小孔下游d/2处完成收缩。通常把最小收缩面积Ac与孔口截面积之比值称为收缩系数Cc，即Cc二Ac/A。其中A为小孔的通流截面积。液流收缩的程度取决于Re、孑L口及边缘形状、孑L口离管道内壁的距离等因素。对于圆形小孔，当管道直径D与小孔直径d之比D/d7时，流速的收缩作用不受管壁的影响，称为完全收缩。反之，管壁对收缩程度有影响时，则称为不完全收纟宿。对于图所示的通过薄壁小孔的液流，取截面11和22为计算截面，设截面11处的压力和平均速度分别为p1.u1，截面22处的压力和平均速度分别为P2、u2。经过推导得流经小孔的流量为：式中：3为小孔前后压差，Cd为流量系数。流量系数

3、一般由实验确定。在液流完全收缩的情况下，当Re105时，Cd可视为常数，取值为Cd二0.600.62。当液流为不完全收缩时，其流量系数为Cd0.70.8。2液流流经细长孔和短孔的流量液体流经细长小孔时，一般都是层流状态，所以可直接应用前面已导出的直管流量公式来计算，当孔口直径为d，截面积为A二nd2/4时，可写成：q=/l不难发现，通过孔口的流量与孔口的面积、孔口前后的压力差以及孔口形式决定的特性系数有关，可知，通过薄壁小孔的流量与油液的粘度无关，因此流量受油温变化的影响较小，但流量与孔口前后的压力差呈非线性关系；油液流经细长小孔的流量与小孔前后的压差Ap的一次方呈正比，同时由于公式中也包含油

4、液的粘度M，因此流量受油温变化的影响较大。为了分析问题的方便起见，将两式一并用下式表示，即：q=KAhpl式中：m为指数，当孔口为薄壁小孔时,m=0.5,当孔口为细长孔时,m=1;K为孔口的通流系数，当孔口为薄壁孔时，K二Cd(2/p)o.5；当孔口为细长孔时，K=d2/32plo液流流经短孔的流量仍可用薄壁小孔的流量计算式：q二CdA(2Ap/p)m,但其中的流量系数可在有关液压设计手册中查得。由于短孔介于细长孔和薄壁孔之间,故有：q=CdA(2Ap/p)m,0.5vmv1短孔加工比薄壁小孔容易,故常用作固定的节流器使用。液压元件内各零件间有相对运动，必须要有适当间隙。间隙过大，会造成泄漏；

5、间隙过小，会使零件卡死。如图2-24所示的泄漏，泄露是由压差和间隙造成的。内泄漏的损失转换为热能，使油温升高，外泄漏污染环境，两者均影响系统的性能与效率，因此，研究液体流经间隙的泄漏量、压差与间隙量之间的关系，对提高元件性能及保证系统正常工作是必要的。间隙中的流动一般为层流，种是压差造成的流动称压差流动，另一种是相对运动造成的流动称剪切流动，还有一种是在压差与剪切同时作用下的流动。内泄漏与外泄漏1.平行平板的间隙流动液体流经平行平板间隙的一般情况是既受压差Ap二p1-p2的作用，同时又受到平行平板间相对运动的作用。如图所示。设平板长为I,宽为b（图中未画出），两平行平板间的间隙为h,且Ih,b

6、h,液体不可压缩，质量力忽略不计,粘度不变。下面分两种情况进行讨论。固定平行平板间隙流动(压差流动)且肚二0。上下两平板均固定不动，液体在间隙两端的压差的作用下而在间隙中流动，称为压差流动。推导流量公式，得：Q=可以看出，在间隙中的速度分布规律呈抛物线状，通过间隙的流量与间隙的三次方成正比，因此必须严格控制间隙量，以减小泄漏。两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，速度为u0，但无压差，这种流动称为纯剪切流动。其流量为：虽二两平行平板既有相对运动，两端又存在压差时的流动，这是一种普遍情况,其速度和流量是以上两种情况的线性叠加，即：虽二上两式中正负号的确定：当长平板相对于短平板的

7、运动方向和压差流动方向一致时，取“+”号；反之取“-”号。此外，如果将泄漏所造成的功率损失写成：由上式得出结论：间隙h越小，泄漏功率损失也越小。但是h的减小会使液压元件中的摩擦功率损失增大，因而间隙h有一个使这两种功率损失之和达到最小的最佳值，并不是越小越好。2圆柱环形间隙流动同心环形间隙间的液流偏心环状间隙中的液流(1)同心环形间隙在压差作用下的流动。如上图，当h/rvv1时，可以将环形间隙间的流动近似地看作是平行平板间隙间的流动，推导流量公式得：加护五该式中“+”号和“-”号的确定同固定平行平板间隙流动。(2)偏心环形间隙在压差作用下的流动。液压元件中经常出现偏心环状的情况,例如活塞与油缸

8、不同心时就形成了偏向环状间隙。生活中小孔的案例:我们常见的锁，锁孔旁边为什么还有一个小孔？难道是bug？挂锁其实这个小孔有大用处。第一就是防止锁芯内部积水，导致锁芯生锈，第二就是我们日常想要维护锁时可以从小孔滴入润滑油，方便使用。家中常用的塑料凳子中间为什么都有一个小孔？这种凳子一般都是批量生产，在运输时需要摞起来，没有小孔的话摞的时候两个凳子间会存密闭空间，很难你摞紧，就算摞紧了你想在分开不容易了。家中存放凳子也是摞起来，可见小孔是有大智慧的。为什么笔盖上一般都会有一个小孔？厂玄压力羞1.33干鮒壬翹那通嗥M为8升/好种中性笔训珥孔肓亍疫汽就屈，可口肪止学亘因富香笔附卡怯能普而適气孔笔帽关键时候能救命的！快了解了解吧。4.为什么飞机窗户上会有一