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![1.5.1 液体流经小孔的流量压力特性[共2页]](https://uimg.taocdn.com/9560ecbd561252d381eb6e65.webp)
第1章 液压传动基础知识液体流经小孔和缝隙的流量压力特性小孔在液压与气压传动中的应用非常广泛。
本节主要根据液体经过薄壁小孔、厚壁小孔和细长孔的流动情况，分析它们的流量压力特性，为以后学习节流调速及伺服系统工作原理打下理论基础。
1.5.1 液体流经小孔的流量压力特性1．薄壁小孔的流量压力特性在图1.13中，如果小孔的长度为l ，小孔直径为d ，当长径之比0.5l d≤时，这种小孔称为薄壁小孔。
一般孔口边缘做成刀刃口形式。
各种结构形式阀口一般属于薄壁小孔类型。
液体流过小孔时，因D d ，相比之下，流过断面1—1时的速度较低。
当液流流过小孔时在流体惯性力作用下，使通过小孔后的流体形成一个收缩截面A 2（对圆形小孔，约至离孔口2d 处收缩为最小），然后再扩大，这一收缩和扩大过程便产生了局部能量损失，并以热的形式散发。
当管道直径与小孔直径之比D /d ≥7时，流体的收缩作用不受孔前管道内壁的影响，这时称流体完全收缩；当D /d <7时，孔前管道内壁对流体进入小孔有导向作用，这时称流体不完全收缩。
设收缩截面222π4A d =与孔口截面2π4A d =之比值称为截面收缩系数C c ，即 222c 2A d C A d == （1-41） 在图1.13中，在截面1—1及截面2—2上列出伯努利方程。
由于D d ，12v v ，故v 1可忽略不计。
得221222222p p a v v g g g g ξρρ=++ （1-42） 化简后得2v C == （1-43） 式中，Δp ——小孔前后压差，Δp=p 1- p 2；α2——收缩截面2—2上的动能修正系数；图1.13 薄壁小孔的流量推导简图。
液压实验指导书液压传动综合实验台液压传动实验指导书浙江⼤学城市学院⼯程分院⼆○○五年九⽉⽬录(⼀)液压传动综合实验台基本操作指南2-3(⼆) 实验⼀液压传动基础实验指导书4-7(三) 实验⼆液压基本回路动作实验8-9(四)实验三⼩孔—压⼒流量特性实验10-11(五)实验四变量叶⽚泵静、动态特性实验12-14(六)实验五溢流阀特性实验15-17(七) 实验六换向阀特性测试18(⼋)实验七调速阀特性实验19-20(九)实验⼋液压缸特性实验21(⼗) 实验九液压系统节流调速实验22-23 附图1-1液压系统图24附图1-2液压试验台⾯板⽰意图25附图1-3台架背⾯各换向阀及压⼒表接⼝位置图26(⼀)液压传动综合实验台基本操作指南⼀、微机控制液压综合实验台液压系统图1-1是微机检测液压综合实验液压系统图，整个实验台液压系统由A、B、C、D、E等5个液压模块组成。
试验台的控制有⼿动和微机控制。
⼆、实验选择及选择液压模块组成实验系统A、微机控制操作液压系统图参照图1-1实验者每次可选择其中若⼲个液压模块组成⾃⼰所需同的实验系统。
⼀共可组成四个实验系统。
它们分别是：1、液压传动基础实验2、液压系统节流调速实验3、溢流阀静、动态特性实验4、变量叶⽚泵静、动态特性实验开启计算机，根据屏幕提⽰，选择您想做的实验（代号为1、2、3、4）。
然后选择若⼲液压模块（A、B、C、D、E）组成所需的实验系统。
选择正确，可进⼊下⼀步的实验程序。
如果选择不正确请重新选择⼀次，若三次错误，计算机提⽰“请您再仔细阅读实验指导书”（计算机使⽤⽅法参阅另⼀说明书）。
B、⼿动操作参照图1-1液压系统图及图1-2液压传动综合试验台⾯板⽰意图，试验台能完成的实验项⽬有：1、液压传动基础实验；2、液压基本回路实验；3、⼩孔（薄壁孔和细长孔）流量—压⼒特性实验；4、叶⽚泵特性实验；5、溢流阀特性实验；6、换向阀特性实验；7、调速阀的流量—压⼒特性实验；8、液压缸的运转试验及负载效率测定；9、节流调速特性实验。
本科生流体力学综合设计实验No: 2007-02测定小孔出流中孔径、形状与流量关系实验学生：孙梁雅专业： 2004级应用气象指导教师：赵亮副教授中国海洋大学海洋学国家基础科学人才培养基地2007测定小孔出流中孔径、形状与流量关系实验2004级 应用气象 孙梁雅一． 实验目的1. 加深对伯努力方程的理解；2. 验证课本中提到的小孔出流现象,探索孔的形状和直径的大小对出水速度的影响。
二． 实验原理理想正压流体在有势质量力作用下，其运动方程在定常及无旋两特殊情形下可以积分出来，运动方程的这两个第一积分分别为伯努利积分和拉格朗日积分。
伯努利积分：212p v h ρ++=恒量 是能量守恒的数学表达。
左边各项分别代表单位质量内的压力能，动能，势能。
由此式推出：单位质量内的总能量，即压力能，动能，势能的总和在流线上守恒。
应用伯努利积分的原理，现有一个很大的容器盛满着水，在容器侧面距水面h 的器壁上开一小孔，水从小孔流入大气，求小孔射流的流速v 。
如果我们从出口B 处追溯容器中的流线，就会发现它们都通过自由面A 。
当水外泄时自由面 就慢慢下降。
如果自由面的面积SA 比小孔的面积SB 大得多，那么根据不可压缩流体的连续方程，V A比VB要小得很多，可以近似的认为V A=0，液面A静止不动（注意：V A，VB都是平均速度）。
这样，不同时刻容器内水流的状况应该是一样的，也就是说运动是定常的。
对图中（图1）某一流线应用伯努利积分，并考虑到自由面A处和射流出口B处的压力都是大气压，则有：小孔处流速与质点自液面A自由下落到达小孔时的速度相同。
当然，这是按理想流体计算的，在实际流体中由于粘性阻力，射流的速度要小一些。
如果管嘴是圆形的，则射流速度为理想流体射流速度的0.98左右。
图1 小孔出流示意图当水箱体积相同，小孔的位置也相同，小孔的直径变化时，如逐渐减小，出水量会有什么变化？小孔的形状对出水量会有影响吗？法国数学家和工程师彭赛列(Jean-Victor Poncelet,1788年~1867年)和洛斯布罗斯(Losbros)于1827年~1835年，美国矿业工程师和流体力学家史密斯（Hamitton Smith,1840年~1900年）于1885年，以及其他人在不同的时间都作了这样的实验。
实验一液压系统中工作压力形成的原理一实验目的1、通过实验理解液压系统压力和外加负载的关系；2、通过实验分析液压系统负载由哪几方面组成；3、通过实验理解液压系统中工作压力的组成，有效工作压力，无效工作压力（压力损失）。
二实验原理（一）液压缸的外加负载变化对液压缸工作压力的影响。
实验在常摩擦阻力的情况下和液压工作不变的情况下进行。
在实验装置中，液压缸垂直布置，外负载用砝码直接加在活塞杆的一端，通过加不同的砝码观察液压工作压力值的变化、通过实验，计算液压缸的有效工作压力，做出负载——压力曲线。
注意此实验不同负载时的液压缸运动速度变化情况。
（二）进入液压缸的流量改变时，对液压缸工作压力的影响。
液压传动中流量和压力是两个独立的重要参数，它们之间没有直接的相互影响。
在一定负载下，仅改变进入液压缸的流量。
观察压力变化值及速度情况。
注意：此项实验，液压缸回油阻力必须很小，否则将产生不同背压，造成一定误差值。
（三）液压缸活塞下时，回油路的液压局部阻力（背压）变化时对液压缸工作压力的影响。
液压阻力包括两部分，即局部阻力与沿程阻力，本实验装置采用改变局部阻力（节流阀的通流截面积）的方法进行。
当液压缸上腔进油时，回油路上的节流阀阻力，可以看成是液压缸的无效负载，改变节流阀的通流截面积，就可研究液压局部阻力变化对液压缸的影响。
实验应在正常摩擦阻力和外负载不变的发现情况下进行。
（四）多缸并联时，外加负载不同时，对系统工作压力的影响。
实验装置中采用三个液压缸的并联施加不同负载，观察压力变化及它们的运动状态。
三实验步骤本实验在QCS002实验台上进行。
实验前调试：（1）实验油温控制在工作中20℃~40℃范围内。
（2）调整溢流阀4使压力15kgf/cm2(1.5MPa), 节流阀8、9、10开至最大，不加砝码慢慢打开调速阀6，使活塞杆运动速度不宜快，要求在运动过程中，有充分观察出压力表指示值。
1、观测液压缸的外加负载变化时，对液压缸工作压力的影响。
实验一液压传动基础实验液压传动是机械能转化为压力能，再由压力能转化为机械能而做功的能量转换传动机构。
油泵产生的压力大小，取决于负载的大小，而执行元件液压缸按工作需要通过控制元件的调节提供不同的压力、速度及方向，理解液压传动的基本工作原理和基本概念，是学习本课程的关健。
本实验通过液压缸的往复运动，了解压力控制、速度控制和方向控制的相关控制阀的作用及进一步理解液压传动基本工作原理和基本概念。
本实验教师可以边演示、边讲解、边提出问题；也可以使学生自行完成实验：并观察现象、记录数据，解答问题。
一、实验目的：通过教师边实验演示、边讲解，边提出问题，使学生进一步熟悉、掌握液压实验的基本操作，了解各种液压控制元件及在系统中的作用。
理解液压传动基本工作原理和基本概念，也可以在学生充分阅读理解实验指导书的基础上完成本实验，记录实验结果，回答指导书所列出的思考题。
二、实验装置：图1为液压基础实验系统图。
按图1所示用带快速接头体的软管分别连接各模块组成实验用的液压系统图。
液压基础实验系统的组成：液压元件：油缸一只，7：单向调速阀（2FRM5）一只，8：单向节流阀（DRVP8）一只，1、2：先导式溢流阀（DB10）两只，4：直动式溢流阀（DBDH6P）一只，5：减压阀（DR6DP）一只，6：三位四通电磁换向阀（4WE6E）一只，3、二位三通电磁换向阀（3WE6A）一只，油泵（VP8）一只；辅助元件：压力表两只、四通接头一只、三通接头三只、软管20支、流量计一台。
图1注意：接好液压回路之后，再重新检查各快速接头的连接部分是否连接可靠，最后请老师确认无误后，方可启动。
三、实验步骤：1、读通图1的液压系统，了解各液压元件的名称、熟悉液压职能符号及各液压元件在系统中的作用。
2、压力控制：1)、溢流阀遥控口卸荷，减压阀出口暂不接油箱，Z1不带电，开泵P1压力指示很小（主要是管路的阻力），并且不可调节，何故？2)、溢流阀调压，Z1得电，开启泵P1 指示值随阀1的调节而变化。
小孔流量与压力的关系稿子一嗨，亲爱的朋友们！今天咱们来聊聊小孔流量与压力的关系，这可有趣啦！你想啊，压力就像一个大力士在后面推水一样。
压力越大，这个大力士就越使劲儿，水从小孔里冲出来的速度也就越快，流量自然就大啦。
比如说，家里的水龙头，如果水压特别足，那水哗哗地流，流量可大了。
就好像大力士卯足了劲儿在推。
但要是水压小，水就慢悠悠地淌出来，流量也就小得可怜。
再想想消防车上的水枪，压力超级大，水从小孔喷出来，那流量大得能一下冲好远。
这就是压力大带来的效果呀。
反过来呢，如果小孔变大了，就算压力不变，流量也会增加哦。
就好比原来的小通道变成了大通道，水自然能流得更多更快。
所以说呀，小孔流量和压力的关系那是相当密切，它们就像一对好伙伴，互相影响，谁也离不开谁。
怎么样，是不是觉得还挺有意思的？哈哈，下次看到水流，你就可以想到它们之间的奇妙关系啦！稿子二亲爱的小伙伴们，咱们来唠唠小孔流量与压力的关系哈！想象一下，压力就是那个给水流加油打气的家伙。
压力越大，水流就越有冲劲，从小孔里跑出来的水就越多，流量也就跟着变大。
比如说打气筒，咱们用力打气，里面压力变大，气从小孔里冲出来可猛啦，这流量就大。
那要是压力小呢，就像没吃饱饭的人，没力气，水流就软趴趴的，流量少得可怜。
还有哦，小孔的大小也很关键。
如果小孔很小很小，就算压力挺大，流量也有限。
但要是把小孔弄大一些，哪怕压力不是特别大，流量也能增加不少呢。
就像一条小窄路和一条大马路，同样的人流量，大马路能通过的肯定更多呀。
在实际生活里，像油泵、水泵这些东西，都是靠控制压力和小孔的大小来调节流量的。
呢，小孔流量和压力，它们俩的关系就像跳双人舞，配合好了才能跳出精彩的舞步哟！是不是很神奇呀？。
液阻特性实验发布日期：[08-10-19 15:32:52] 浏览人次：[768]一、实验目的液压传动的主要理论基础是液体力学,油液在系统中流动时,因磨擦和各种不同形式的液流阻力，将引起压力损失,它关系到确定系统的供油压力，允许流速,元件辅助装置和管道的布局等,对提高效率和避免温升过高有着重要的意义。
另一方面在液压传动中常会遇到油压流经小孔和缝隙的情况，而它们的流量计算公式是建立节流调速和伺服系统等工作原理的基础，同时也是对液压元件和相对运动表面进行泄漏估算和分析的基础。
本实验通过对标准型液流阴力的实验，定量的确定“流量－压力特性”，计算出与液阻特性有关的指数φ，深入理解孔口液流的液阻特性。
本实验通过测量油液流过不同形状管道和液压元件的压力损失，深入了解产生压力损失的主要原因，并分析在实验条件下的压力损失数值的大小，从而建立一定量的概念。
本实验还通过环形缝隙流动的实验，通定流量一压力特性，进而验证；当ε=l时，最大偏心环形缝隙的流量是同心环形缝隙流量的2.5倍。
二、实验内容和方案(一) 薄壁小孔、细长小孔和短孔的液阻特性(流量一压力特性)液压系统中，油液流经液压阻力时产生压力损失。
流量Q与压力损失Δp之间可有如下表达式：Q=ΔPφ/R式中R——液阻，与孔口尺寸、几何形状、油液性质和流动状态等因素有关；φ——与液阻特性有关的指数。
上式取对数得：1gQ=1g R -1+φlgΔP取lgΔP为横坐标，取1gQ为纵坐标，1g R -1为纵坐标轴上的截距，则φ为直线的斜率。
理想情况下：当液阻为薄壁小孔时，φ=0．5当液阻为细长小孔时，φ=1当液阻为短孔时，0.5<φ<1实验装置按理论进行设计，每种标准形式的液阻都分别做成独立的(参数是确定的)装置，以便分别对它们进行实验。
测量点的布置及其与标准压力表的连接，其中特别是泄漏等对实验精度有着重要的影响。
流量的测量采用椭圆齿轮流量计，用秒表计时，直接观察流量的累积数差。
课题 5: 流动液体的压力损失和流经小孔，间隙的流量计算目的要求: 理解层流、紊流及雷诺数的概念；明确液压传动中能量损失的主要表现形式——压力损失的计算方法；常见孔口、缝隙流量的计算方法，为后续理论打下必要基础；重点：雷诺数，压力损失和孔口流量计算方法及公式意义复习提问：1作业讲评2．上次课主要内容：一组基本概念：①理想液体与稳定流动②通流A、υ、q；③二个基本方程：连续性及伯努利方程3．二个基本方程的物理意义、量纲、理想液体与实际液体伯氏方程的差别？作业： 2-15；2—19教具: 课件教学内容：（附后）第3节液体流动时的压力损失引言：在液传中，伯氏方程中的hw主要为压力损失,其后果是增加能耗和泄漏，故在液压传动中研究发生压力损失的途径具有实际意义压力损失可分为：沿程压损和局部压损。
一、层流、紊流、雷诺数实验证明，液体流动的压力损失与液体的流动状态有关。
液体的流动有两种状态，即层流和紊流。
雷诺数（Re ）可以判断液体的流态。
vd H Re υ=(2-17)实验证明：流体从层流变为紊流时的雷诺数大于由紊流变为层流时的雷诺数，前者称上临界雷诺数，后者称下临界雷诺数。
工程中是以下临界雷诺数c Re 作为液流状态判断依据，简称临界雷诺数，若Re ﹤c Rc 液流为层流；Re ≥c Re 液流为紊流。
常见管道的液流的临界雷诺数，见表2-2。
二、沿程压力损失液体在等径直管中流动时，因内外摩擦而产生的压力损失称之。
经理论推导和实验修正：22λρυλd l p =∆ （2-18）式中阻力系数λ的取值：层流：理论值 λ=64/Re 实际值 λ=75/Re(金属管) λ=80/Re(橡胶管)紊流：λ=0.3164Re(-o.25)可见，△P λ的大小与流动状态有关，还与流速（故要限制流速）、管长、管径等因素有关，在应用上式时，先要判断流态、确定λ后才能进行计算。
三、局部压力损失产生局部压损的场所、原因。
其大小一般以实验确定。
TC-GY02型智能化液压传动综合测控系统TC-GY02型智能化液压传动综合教学实验台在TC-GY01型的基础上，增加了智能化测试与分析手段，流量、压力及转速等参数均采用传感器测量，通过数据采集卡和计算机连接，实现计算机智能数据采集、分析、处理、即时显示、曲线自动生成等功能。
是跟踪现代化液压工业发展，实现机电液一体化教学的新型液压传动与控制综合实验台。
一）、液压性能测试实验设备应服务的课程该实验设备能为以下课程及实践性教学环节服务：《液压与气压传动》、《测试技术》、《电气控制及PLC》、《机电一体化技术》、《机电传动与控制》、机电课程设计以及毕业设计和科研工作。
能完成液压传动方面的全部实验，如液压传动基础实验、液压传动基本回路实验（如压力控制回路、速度调节回路、方向控制回路、锁紧回路、双缸工作控制回路、液压马达应用回路等）、小孔压力流量特性实验、主要液压元件液压泵及多类控制阀（如压力阀、换向阀、流量阀等）的静态特性测试实验、液压系统中典型节流调速特性实验以及基于PLC控制技术的液压传动实验等。
二）、实验设备的功能1. 系统全部采用标准的工业用液压元件，使用安全可靠，真正工业化。
所有液压阀均采用国际先进的力士乐技术液压元件，性能参数完全符合工业应用标准；2. 实验回路即插即用：实验时学生能快速了解实验台功能，迅速掌握操作技能，并快速完成实验操作。
连接方式采用快换接头，每个接头都配有带自锁结构的单向阀，保证实验安全。
内部密封材料能确保不漏油，保证实验过程的清洁干净；3. 具有多样化的实验控制方式。
实验回路具有机械控制、传统的继电器控制、先进的PLC自动控制等多种控制技术，能让实验者全方位、多层次的深入了解液压系统的控制多样化，以锻炼学生的灵活应用能力；4. 实验设备具有很好的扩展性能。
实验设备中的元器件采用标准化转换接头，其配置方案可根据具体的实验要求进行选配，即实验台具有很好的增减兼容性；5. 可编程控制器（PLC）能与PC机通讯。
两端压差与小孔流量计算：理论与应用在流体动力学中，小孔流量是一个重要的概念，它涉及到流体通过小孔的流量与压差之间的关系。
在实际应用中，理解小孔流量与两端压差的关系对于优化流体系统、提高设备效率以及解决工程问题至关重要。
本文将探讨小孔流量的基本原理、计算方法及其在工程实践中的应用。
一、小孔流量原理小孔流量原理基于伯努利方程，即在一个不可压缩的稳定流场中，流体的动能与势能之和保持恒定。
当流体通过一个小孔时，由于阻力的作用，流体的速度会增加，导致压力降低。
这种压力差使得流体从小孔流出，形成一定的流量。
二、小孔流量计算小孔流量的计算涉及到流体的性质、小孔的几何形状以及压差等参数。
根据伯努利方程和流体连续性方程，可以推导出小孔流量的计算公式。
对于圆形小孔，流量Q可由下式表示：Q = 0.461 × (ΔP/ρ)0.5 × d2 × (k/k+1)^0.5其中，ΔP为两端压差，ρ为流体密度，d为小孔直径，k为粘度系数。
该公式考虑了流体的粘性效应，适用于计算低雷诺数条件下的小孔流量。
三、应用实例1.流体系统设计：在流体系统的设计中，如泵、阀、管道等，了解小孔流量的特性对于优化设计至关重要。
通过合理选择小孔的尺寸和位置，可以降低能耗、提高系统效率。
2.工业生产过程：在石油、化工、制药等工业生产过程中，小孔流量计广泛应用于测量流体的流量。
通过对两端压差的测量和计算，可以实时监测和控制生产过程中的流量参数。
3.生物医学研究：在生物医学研究中，如血液流动、肺呼吸等生理过程的研究中，小孔流量原理同样适用。
通过实验测量和数值模拟，有助于深入理解生物体内的流动现象和生理机制。
4.环境保护工程：在污水处理、空气净化等环境保护工程中，小孔流量原理可用于研究流体流动规律和优化处理设备的性能。
例如，通过优化曝气装置的小孔设计，可以提高氧气的传递效率，降低能耗。
四、结论两端压差与小孔流量之间的关系是流体动力学中的基本原理之一。
