造成水锤现象形成的原因和过程主要以下几点
- 流动的动能: 流体在管道中以一定速度流动时具有动能。
- 突然的流动阻碍: 当阀门被快速关闭(或其他原因导致流动被突然截断)时,阀门上游紧邻阀门的流体层首先停止流动。
- 惯性作用: 但阀门上游远处的流体由于惯性,仍然以原来的速度向前流动,试图“填补”被停止流体留下的“空间”。这导致被压缩的流体体积瞬间积聚在阀门处。
- 压力急剧升高: 流体的压缩性(虽然液压油压缩性很小,但在高压下仍可测量)使得这部分积聚的流体被剧烈压缩,导致该点的压力瞬间急剧升高(远高于系统正常工作压力),形成一个高压冲击波。
- 压力波传播: 这个高压冲击波会沿着管道向上游(逆着原流动方向)以接近声音在油液中的速度传播。
- 压力波动: 高压波传播到系统末端(如油箱、蓄能器或泵)时,会反射回来,形成低压波。这种高压波和低压波会在管道内来回振荡多次,直到能量被系统阻尼(摩擦、元件变形等)消耗掉,压力才逐渐恢复稳定。这个振荡过程就是压力波动。
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