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什么是层流?

经过乔什切斯福德|2015年7月8日

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流体的能力是独特的,井......流体。固体是坚固的,因为它的分子享受留下来。花岗岩分子与其分子朋友加入双手,在那里他们必须为数十亿年来盯着别人凝视。流体分子 - 记住,气体和液体都是流体 - 它们与他们联系的谁并不是那么特别,并且他们完全满意随意,短暂的关系。事实上,除非在进入固态之前,否则流体分子总是运动。流体分子易于设定运动并且难以停止,这就是为什么它们是完美的流体动力。它很容易制作流体“流动”,就像它一样。

就像液体分子移动一样容易,它们确实有一种首选的移动方式。如果你用的是动态泵,层流是你熟悉的一个术语。动态泵的应用是利用流体(通常是液体)的速度来完成工作,这就是为什么使用铃动力这个术语。由于流体速度和流体压力一样重要,流体动力系统必须考虑流体流动的易度。层流描述了这种流动的易性,它描述了流体如何在可能的情况下以平行直线的方式流动。

当流体被阻止这种流线型流动时,它就会经历紊流。湍流是流体分子在其预期路径以外的方向弹跳、盘旋和反射的影响,而这种湍流是巨大的能量浪费。在流体力学应用中,非层流的净效应是压降。管道的弯头、弯头、接头甚至表面光洁度都可以减少层流并增加压降。在设计应用程序时,减小流体动力应用程序中的压降是首要考虑的问题,因为应该尽可能地为有用的工作节省能量,而不是克服紊流。

但静水应用呢?液压行业是否需要考虑所有费用的层流量?容易答案是“它取决于”。困难的答案将需要一点点数学。让我们考虑两个应用,一个流体动力学和其他静水。让我们采取平等的流体马力输出(参数效率100%)五,并将根据120 psi流体动力学和3,000 psi静水压压力分配每个能量:

120 psi x 71加仑/ 1714 = 5马力水动力
3000psi x 2.86加仑/ 1714 = 5马力流体静力学

因此,在我们的虚构的5-HP示例中,流体动力学应用可以在我们的压力限制下泵浦71GPm,并且流体动力学施用可以达到小于3GPm。让我们将湍流丢到混合中,并给出每个实施例60 PSI与其系统的差管道有关的压降。该60psi的压降是测量泵压力的结果,然后在我们的致动器处。我们的后续功率计算发生在执行器中,而不是泵。

(120 psi - 60 psi)x 71 gpm / 1714 = 2.5 hp流体动力学
(3000 psi - 60 psi)x 2.86 gpm / 1714 = 4.9 hp静水压

因此,在压力降相同的情况下,流体动力应用将损失一半的功率势,而流体静力应用仅损失一小部分。在液压应用中,很多工作是通过压力,而不是流量,结果是层流根本不重要。对于流量非常大的系统可能是个例外,在这种系统中,由于克服了流量,会损失大量的能量。然而,即使在这些情况下,能量损失仍然是很小的百分比,这就是为什么压力降可以在数百psi,很少引起担忧。试图在液压系统中实现层流不会造成任何伤害,但在大多数情况下,这是不可能的

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