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：

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。

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。

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。

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。

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。

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。

简单的用图6来示意。

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。

简单的用图7来示意。

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。

图8