小孔阻尼特性

小孔阻尼器如图2.1所示，根据小孔结构尺寸特点可参照表2.1分为薄壁小孔、短孔、细长小孔三类。

1）薄壁小孔

将孔长l小于孔径d的二分之一（即l＜d/2）时的小孔称为薄壁小孔。令1-1、2-2断面的压力分别为p1、p2，则断面之间的压差Δp=p1－p2，小孔面积为A0=πd2/4，流体密度为ρ，则薄壁小孔阻尼器的流量-压力特性可描述为

图2.1　小孔阻尼器、薄壁阻尼器示意图

式中，Cd为流量系数，与雷诺数Re有关。许多学者对此进行过研究，约翰森（F.C.Johansen）的实验结果如图2.2所示，在Re＜30时，流量系数Cd与成正比，即流量与压力呈线性关系，符合层流运动规律；当Re＞1 000，Cd趋于常值而与Re无关，说明流体进入紊流区，此时q与成正比，即流量与压力呈非线性关系。图中反映的是d/D=0.2和0.4的不同Cd值，说明前者的液流收缩更加完善，流量系数更接近于完善收缩时的理论值Cd=0.61。

图2.2　薄壁小孔的流量系数与雷诺数的关系

液压系统中的薄壁小孔阻尼器一般均在Re＞1 000的范围内工作，因而它的流量压力特性是非线性的。流体通过薄壁小孔时，在C-C断面处液流收缩、压力下降，若压降较大而背压又低，则C-C断面处的压力可能过低而导致气穴产生。这种情况下，无论压差如何增大，流量都不再增加，而且会产生强烈的噪声，因此须尽量避免这种工况。通过气穴系数衡量产生气穴的可能性。

薄壁小孔的临界气穴系数σe≈0.4，代入上式可知临界气穴压力比p1/p2≈3.5，即为保证薄壁小孔收缩断面处不产生气穴，就要求p1/p2≤3.5。在压差很大的小孔节流中，避免气穴的唯一方法是提高背压p2以满足上述条件。

2）短孔

短孔的孔长l与孔径d之比满足0.5＜l/d≤4，阻尼特性的流量-压力表达式与薄壁小孔相同。

由于短孔结构参数的关系，使得雷诺数Re＞1 000，因此取Cd=0.82。

3）细长小孔

细长小孔的孔长l足够长，可当作管道考虑，其流量-压力关系满足泊肃叶（Poiseuille）方程，即

式中，μ为流体动力黏度；A为细长孔截面积。