《孔口出流》PPT課件.ppt

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1、流體經(jīng)過孔口出流是一個(gè)有廣泛應(yīng)用的實(shí)際問題。大如水利工程上的閘孔，小如粘度計(jì)上的針孔，孔口出流在許多領(lǐng)域中都可見到。例如水力采煤用的水槍，消防用的龍頭，汽油機(jī)中的汽化器，柴機(jī)中的噴嘴，火炮中的駐退機(jī)，車輛中的減震器，等等。機(jī)械制造的液壓技術(shù)中換向閥、減壓閡、節(jié)流閥、逆流閥等處都是孔口出流，就是在自動(dòng)控制的噴嘴擋板、阻尼器等處也同樣會(huì)遇到孔口出流的問題。本章討論液體孔口出流中的主要概念、分析影響孔口出流性能的幾個(gè)系數(shù)(流速系數(shù)、流量系數(shù)、收縮系數(shù)和阻力系數(shù))，最后再簡(jiǎn)單介紹節(jié)流汽穴和變水頭孔口出流問題。至于氣體孔口與噴嘴的出流問

2、題則適于在第八章中論述。第六章孔口出流6.1薄壁孔口出流如圖所示，當(dāng)l/d<2時(shí)一般稱為薄壁孔口。6.1.1孔口出流公式液體在壓強(qiáng)差Δp＝pl-p2的作用下經(jīng)過薄壁孔口出流時(shí)，由于流線不能突然折轉(zhuǎn)，故從孔口流出后形成一個(gè)流束直徑最小的收縮斷面c-c，收縮斷面的面積Ac與孔口斷面面積A之比稱為孔口的收縮系數(shù)，用Cc表示，則（6-1）對(duì)圖示的1-1和c-c斷面列伯努利方程式，令α＝1，則因?yàn)樗匀绻卓谥睆絛遠(yuǎn)小于管道直徑D，則稱為小孔口，其，于是可得小孔口出流速度為式中稱為孔口的流速系數(shù)。(6-2)(6-3)(6-4)經(jīng)過孔口出

3、流的流量式中稱為孔口的流量系數(shù)。(6-5)(6-6)計(jì)算孔口出流速度和流量的公式如果不是在壓強(qiáng)差Δp而是在水位差H1-H2或是在水頭H作用下的孔口出流，則公式中的Δp/ρ應(yīng)當(dāng)換成g(H1-H2)或gH，于是可寫出重力作用下的孔口出流公式為或(6-7)(6-8)6.1.2孔口出流系數(shù)孔口出流性能的主要標(biāo)志是它的流速系數(shù)、流量系數(shù)、收縮系數(shù)與阻力系數(shù)。這些統(tǒng)稱為孔口的出流系數(shù)。1．流速系數(shù)從公式(6-3)來看，如果經(jīng)孔口流動(dòng)沒有能量損失，孔口的阻力系數(shù)ζ＝0，則孔口的理想流速應(yīng)該是(6-9)(6-10)于是2．流量系數(shù)從(6-5)

4、式得(6-13)這說明流量系數(shù)的物理意義就是實(shí)際流量與理想流量qT之比。按(6-13)式，通過流量qv與H、A的測(cè)定，很容易得出流量系數(shù)Cq的實(shí)驗(yàn)值。Cq與Re的關(guān)系也表示在圖上，當(dāng)Re＞=105時(shí)，Cq=0.62。3．收縮系數(shù)用實(shí)驗(yàn)得出的Cq與Cv，可以算出收縮系數(shù)(6-14)Cc與Re的關(guān)系也表示在圖6-3上，當(dāng)Re＞=105時(shí)，Cc＝0.64。4．阻力系數(shù)用實(shí)驗(yàn)得出的Cv，可以算出孔口的阻力系數(shù)ζ與Re的關(guān)系也表示在圖6-3上，當(dāng)Re＞=105時(shí)，ζ=0.06。(6-15)【注】：以上是孔口出流的公式和系數(shù)的數(shù)值。這些數(shù)

5、值只適于孔口直徑d＜＜D(即管道直徑)時(shí)的小孔口。6.1.3大孔口的出流公式如圖6-l，當(dāng)d并非遠(yuǎn)小于D時(shí)，則管道側(cè)壁與孔口外圓周靠近，這時(shí)從孔口流出時(shí)，其收縮程度大為減輕，或者說大孔口的收縮系數(shù)較大。大孔口的收縮系數(shù)取決于孔口直徑與管道直徑之比，其經(jīng)驗(yàn)公式為(6-16)當(dāng)(d／D)4項(xiàng)不能忽略時(shí)，大孔口的出流速度仍需按(6-2)式計(jì)算：(6-17)大孔口的流量公式為(6-18)大孔口的流速系數(shù)(6-19)大孔口的流量系數(shù)(6-20)式中：Cc，Cv，Cq均隨d／D的增大而增大，也就是說孔口越大，它的Cc，Cv，Cq三個(gè)系數(shù)值

6、越大。6.2厚壁孔口出流6.2.1厚壁孔口出流公式厚壁孔口在入口處同樣形成一個(gè)c-c收縮斷面，c-c斷面上的速度用vc表示，流束面積用Ac表示，這種收縮稱為厚壁孔口的內(nèi)收縮。如圖6-6所示，當(dāng)2＜l／d≤4時(shí)稱為厚壁孔口，或外伸管嘴。(6-21)式中∑ζ是厚壁孔口的總阻力系數(shù)，包括下列三個(gè)組成部分。一是入口阻力系數(shù)ζ1(與薄壁孔口中的ζ性質(zhì)類似而稍有不同)；二是c-c斷面后的擴(kuò)張阻力系數(shù)ζ2(可按突然擴(kuò)大的包達(dá)定理計(jì)算)；三是后半段上沿程的當(dāng)量阻力系數(shù)。此處代表厚壁孔口后半段上的長(zhǎng)度。列1-1、2-2斷面上的伯努利方程式，令α

7、＝l，推演則得如果d<

8、中的氣穴現(xiàn)象6.3.1節(jié)流氣穴如圖6-13所示，設(shè)節(jié)流孔口前后的絕對(duì)壓強(qiáng)為p1、p2，節(jié)流口處的速度為v，列節(jié)流口前后的伯努利方程式，因管中速度v1＜＜v，可以相對(duì)忽略。于是即(6-27)在頂端抽成完全真空的側(cè)壓管中，可以用兩測(cè)壓管中的液面差表示。假如一定，則經(jīng)過孔中的速度v