孔口液流特性分析

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。

液体流经孔口时的分析：l/d≤0.5时为薄壁小孔；l/d>4时为细长小孔；0.5<0.5π<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特点及计算（见图2-19）

（1）液体在薄壁小孔中的流动有下述特点

1）液体质点突然加速，惯性力作用；

2）收缩截面2-2，然后再扩散；

3）造成能量损失，并使油液发热；

4）收缩截面面积A_2-2和孔口截面积A的比值称为收缩系数c_c，即c_c=A_2-2/A；

5）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；

6）完全收缩。

图2-19 液体在薄壁小孔中的流动特点及计算

（2）液体在薄壁小孔中流动的计算列出1-1和2-2截面的伯努利方程：

因为A_1-1≫A_2-2，所以v₂≫v₁，v1可忽略不计，上式整理后可得

式中速度系数：C_v=1/1+ζ

由此求得液流通过薄壁小孔的流量为(www.xing528.com)

式中，C_d=C_vC_C为小孔流量系数。C_d和C_C一般由实验确定。

1）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C_C取0.61～0.63，速度系数C_v取0.97～0.98，这时小孔流量系数C_d=0.61～0.62；

2）不完全收缩时，C_d≈0.7～0.8。

2.流经细长小孔的流量计算

所谓细长小孔，一般是指长径比l/d>4的小孔。在液压机构中常作为阻尼孔。

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（2-37）来计算，当孔口的截面积为A=πd²/4时，可写成

比较上面两式（2-48）和（2-49）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。

可统一写成下面的形式Q=kAΔp^m （2-50）

式中 A——流道截面面积（cm²）；

Δp^m——孔口前后的压力差（N/cm²）；

m——由孔口形状决定的指数，0.5≤m≤10.5，当孔口为薄壁小孔时，m=0.5，当孔口为细长孔时，m=1；

k——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=（见图2-20）。

图2-20 孔口的形状系数