文档介绍：流体力学与流体机械
浙江工业大学
2017/11/12
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第六章流体力学在工程技术中的应用
孔口出流
缝隙流动
气体的一元流动
孔口出流
孔口出流的分类
薄壁小孔口自由出流
孔口出流系数
厚壁孔口自由出流
孔口出流
孔口出流在工程技术中有着广泛的应用,在许多领域都可以见到。例如,水利工程上的闸孔,水力采煤用的水枪,汽车发动机的汽化器,柴油机的喷嘴,以及液压技术中油液流经滑阀、锥阀、阻尼孔等都可归纳为孔口出流问题。
本章讨论液体孔口出流的基本概念,研究流体出流的特征,确定出流速度、流量和影响它们的因素。通过对这些问题的研究,以便使我们进一步掌握流体流动基本规律的应用。
孔口出流的分类
一、薄壁孔口和厚壁孔口
1、如果液体具有一定的流速,能形成射流,且孔口具有尖锐的边缘,此时边缘厚度的变化对于液体出流不产生影响,出流水股表面与孔壁可视为环线接触,这种孔口称为薄壁孔口。
特征:L/d≤2
2、如果液体具有一定的速度,能形成射流,此时虽然孔口也具有尖锐的边缘,射流亦可以形成收缩断面,但由于孔壁较厚,壁厚对射流影响显著,射流收缩后又扩散而附壁,这种孔口称为厚壁孔口或长孔口,有时也称为管嘴。
特征:2<L/d≤4
孔口出流:流体流经孔口的流动现象。
3、收缩断面:薄壁孔口边缘尖锐,而流线又不能突然转折,经过孔口后射流要发生收缩,在孔口下游附近的c-c断面处,射流断面积达到最小处的过流断面。以Cc表示。
4、收缩系数:收缩断面面积与孔口的几何断面积之比。
= Ac/A。
5、出流特征:液体从薄壁孔口出流时,没有沿程能量损失,只有收缩而产生的局部能量损失,而液体从厚壁孔口出流时不仅有收缩的局部能量损失,而且还有沿程损失。
孔口出流的分类
1、小孔口:以孔口断面上流速分布的均匀性为衡量标准,如果孔口断面上各点的流速是均匀分布的,则称为小孔口。
2、大孔口:如果孔口断面上各点的流速相差较大,不能按均匀分布计算,则称为大孔口。
二、大孔口和小孔口
三、自由出流和淹没出流
1、自由出流:以出流的下游条件为衡量标准,如果流体经过孔口后出流于大气中时,称为自由出流;
2、淹没出流:如果出流于充满液体的空间,则称为淹没出流。
孔口出流的分类
薄壁小孔口自由出流
一、分析
液体从容器内经薄壁小孔口出流的情况如图所示。取图中的1-1和c-c断面列伯努利方程,则
其中:
得: