液压系统基础——流量、流速、流体流动状态

液压贼船

流体力学常识

流动是流体的一般运动。这虽然像是一句废话，但是很多基础性概念听上去都像是废话。

液压系统基础——流量、流速、流体流动状态

流体流动规律中，有两大因素需要考虑：流量和流速。下面我们分别了解一下。

1、流量

流量是指流体在单位时间内流过某一横截面积的数量。这个数量可以用体积来计量（体积流量），也可以用质量来计量（质量流量）。

我们通常说的流量一般都是体积流量，单位为GPM（加仑每分钟）或者LPM（升每分钟），他们之间的换算关系如下，记住就行了：

1加仑(美)=3.785 411 784 升

1加仑(英)=4.546 091 88 升

图1中的流量计是以上述两种单位制计量。

液压系统基础——流量、流速、流体流动状态

图1

2、流速

流速是指流体在单位时间内流过的距离。

流速并不是一个可以直接测量的量，我们通常是用下述公式间接计算：

流速V=流量Q÷横截面积A

也就是说，流速取决于流量Q和横截面积A的大小。

如图2所示，如果我们增加或减少泵的出口流量，但是出口管子的直径不改变，那么流速会发生改变。

即：

减小流量，流速减慢；

增大流量，流速加快。

液压系统基础——流量、流速、流体流动状态

图2

同样，如图3所示，如果我们保持泵的出口流量不变，只增大或缩小出口管子的直径，那么流速也会发生改变。

即：

减小管径，流速加快；

增大管径，流速减慢。

液压系统基础——流量、流速、流体流动状态

图3

当然了，流速的增加，会导致管子发热，我们都知道这是由于摩擦引起的，如图4所示。

液压系统基础——流量、流速、流体流动状态

图4

可是，摩擦是如何产生的呢，或许图5会给我们一些启发。

液压系统基础——流量、流速、流体流动状态

图5

图5主要表达的是流体分子与管子内壁发生碰撞，导致流体的压力能，动能转化为热能向外散发到大气中去了。

当然了，这只是一个示意图，并不是很准确。

3、层流

层流是流体的一种理想流动状态。

其具体内容可表述为：

流体在管内低速流动；

流体质点沿着与管轴线平行的方向做平滑的直线运动；

流体的流速在管子中心处最大，接近管壁处最小。

我们简单的用图6来示意。

液压系统基础——流量、流速、流体流动状态

图6

4、紊流

紊流也是流体的一种流动状态。

其具体内容可表述为：

流体在管内高速流动；

各个流体质点的流线交织在一起，流场中有许多小漩涡；

紊流会引起较大的能量损失。

我们简单的用图7来示意。

液压系统基础——流量、流速、流体流动状态

图7

在整个液压系统中，紊流多发生在管路发生弯曲的地方以及节流孔处，如图8所示。

在设计液压系统时，我们可以尽可能增大管径和管接头的通径来改善这一现象。

液压系统基础——流量、流速、流体流动状态

图8

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真好，也很形象。