恢复系数阀门恢复系数

在阀门中，附加的试验系数是在压力降增加到使流量停止（或接近于不再）增加的流量试验情况下测定的。这个系数称之为阀门的恢复系数，因为这个系数值是衡量缩流和阀门出口之间总的压力恢复的尺度，这个系数用符号K_m表示，并定义如下：

式中：△P_m—产生阻塞流时阀体上的压力降，磅/平方英寸；

△P_vc—在阻塞流下阀门入口和缩流处之间的压力降，磅/平方英寸；

P₁—阀门入口压力，磅/平方英寸绝压；

P₂—在阻塞流下的缩流处压力，磅/平方英寸绝压。

如果e=0，则碰撞为完全非弹性碰撞；

如果e=1，则碰撞为完全弹性碰撞；

若0≤e<1，则碰撞为非弹性碰撞。

碰撞后两物体的分离速度（v₂-v₁），与碰撞前两球的接近速度（v₁₀-v₂₀）成正比，比值由两球的材料性质决定，即

1、不同流量系数下的总压恢复系数的测定

模型由进气道试验支架支撑，使模型入口位于试验段观察窗附近。固定模型迎角和侧滑角，通过安装在进气道出口截面处的总、静压测量管测量进气道出口总、静压值。改变流量调节锥的位置，就得到与不同流量系数相对应的总压恢复系数。

2、喘振点的测量

进气道的喘振，是指进气道在亚临界的某个工作状态下，发生内部气流的不稳定现象。在这种情况下，正激波在进气道管道内外迅速地来回移动，气流会发生剧烈的振动。对于超声速进气道，流量小到一定程度时，可能发生进气道喘振，这个喘振点决定该进气道工作线的长度，决定在各种工作状态下，发动机的工作裕度。所以希望得到准确的喘振流量。试验方法有两种，都是在预计的喘振流量附近，以最小的步长，一步一步地向喘振点逼近，并记录每步的各种数据。一种方法是在不喘振的状态，一步步地使进气道喘振起来。另一种方法是在进气道喘振状态，一步步向停喘的方向移动，直到进气道停止喘振。观测喘振点的方法很多，可以直接从动态测压仪器上压力值的激烈波动来判断喘振的发生，也可以用纹影仪观察和拍照。如高速CCD相继记录喘振的脉动频率。

3、载荷分布测量

为了获得进气道部件的载荷和外阻，在其内表面沿轴向、径向开一系列测压孔测量压力，测量方法和模型表面压力分布试验测量方法相同。

4、吸除流量测量

试验中采用吸除喷管吸除进气道唇口、斜板等处的边界层。吸除的流量通过测得的总、静压值计算得到。

5、进气道进口处机身边界层厚度测量

为了确定两侧进气道边界层隔道尺寸，需测量进气道进口处机身边界层厚度。测量方法是使用单点总压探针测量，探针相对机身的移动距离由控制装置控制和记录。

6、进气道出口流场测量

进气道必须满足发动机在各种工作状态下需要的流量。在进气道出口之后是流量的测量段，测量段要不止总压测量和避免静压测量点。

（1）界面选择

进气道和发动机属两个单位管，要共同商定一个测量界面，大家都用这个界面测得的数据进行性能计算。美国国家标准ARP1420中给出选定界面的4条原则：

a、气动界面定为进气道出口截面；

b、气动界面定在靠发动机一侧，应位于前支板、工作叶片排的前缘；

c、气动界面要躲开吸气、放气等辅助气流，测量结果是最终提供发动机的气流；

d、气动界面上的测压耙、测量仪表等不影响性能测量。

（2）测压耙排列

测压耙的数量、排列形式，都由发动机制造商来定。使用哪个制造商的发动机，就按这个制造商的标准要求做。每耙上的测量点可按等面积分布。

某研究介绍了在缩尺比为1：10的超声速飞机轴对称进气道几何喉道附近的中心锥表面上，设置了槽宽为4倍当地附面层厚度的吸除槽缝（图1）。在自由流马赫数2.1，攻角0°，以及在相同的结尾激波位置，或相同的尾锥位置，不同的附面层吸除量对进气道性能影响的初步研究结果。试验证明，在流量系数φ=0.90~0.94范围内，附面层吸除量只要用进气道捕获流量的1%，进气道总压恢复系数可比无附面层吸除时提高4%~5.8%；周向稳态畸变降低10%~54%。

一个设计马赫数为3.0的二元超声速进气道在自由流马赫数Ma_∞=1.973、2.037、2.293、2.557；攻角α=0°、10°；雷诺数为1.4×10⁶~2.38×10⁶时，实验研究了不同锥面附面层吸除槽宽度和不同槽出口面积对进气道性能的影响。实验结果表明，在自由流马赫数Ma_∞=2.293、2.557；攻角α=0°时，有附面层吸除同无吸除相比，进气道临界总压恢复系数分别提高0.04~0.07，并使亚声扩压段进口流场畸变大为改善，气流分离大大减少，亚声扩压段总压恢复系数由无吸除时的0.9以下提高到有吸除时的0.94以上，在几何喉道上游设置带有一定宽度的附面层吸除槽缝，给予合适的吸除流量，实验发现，由超临界向亚临界节流，具有连续的气动特征，换言之，结尾激波系随着反压逐渐增加而稳定地、连续地经过吸除槽区到达进口唇尖上游，相应的总压恢复系数变化是连续的。

另一个等熵锥进气道在喉道区设置了附面层吸除风斗，风斗进口高度为喉道几何高度的23%(见图2)。在Ma_∞=3.0，α=0°时，进行了等熵锥进气道有吸除和无吸除的对比实验。结果表明：有吸除的进气道临界总压恢复系数有明显提高，无吸除时，临界总压恢复系数仅为0.4；而有吸除时，则为0.77。由此看出，高马赫数(Ma_∞≥3.0)飞行的等熵锥进气道的附面层效应十分突出，如不采用附面层吸除技术，进气道性能势必严重下降。但是，这个等熵锥进气道采用的吸除风斗进口高度较大，吸除流量也大，如果把部分吸除流量用于冷却发动机燃烧室壁面或作其他用途，则这样的吸除流量也是合适的。 2100433B

1． 一般液体的Kv值计算

a． 非阻塞流

计算公式：Kv=10QL

式中： FL－压力恢复系数，见附表

FF－流体临界压力比系数，FF=0.96－0.28

PV－阀入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力），kPa

PC－流体热力学临界压力（绝对压力），kPa

QL－液体流量m/h

ρ－液体密度g/cm

P1－阀前压力（绝对压力）kPa

P2－阀后压力（绝对压力）kPa

b． 阻塞流

判别式：△P≥FL（P1－FFPV）

计算公式：Kv=10QL

式中：各字符含义及单位同前

2． 气体的Kv值计算

a． 一般气体

当P2>0.5P1时

当P2≤0.5P1时

式中： Qg－标准状态下气体流量Nm/h

Pm-(P1 P2)/2(P1、P2为绝对压力)kPa

△P=P1－P2

G －气体比重（空气G=1）

t －气体温度℃

b．高压气体（PN>10MPa）

当P2>0.5P1时

当P2≤0.5P1时

式中：Z-气体压缩系数，可查GB/T 2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》

3． 低雷诺数修正（高粘度液体KV值的计算）

液体粘度过高或流速过低时，由于雷诺数下降，改变了流经调节阀流体的流动状态，在Rev<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的KV值，误差较大，必须进行修正。此时计算公式应为：

式中：Φ―粘度修正系数，由Rev查FR－Rev曲线求得；QL－液体流量 m/h

对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀

对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀

式中：Kv′―不考虑粘度修正时计算的流量系

ν ―流体运动粘度mm/s

FR －Rev关系曲线

FR-Rev关系图

4． 水蒸气的Kv值的计算

a． 饱和蒸汽

当P2>0.5P1时

当P2≤0.5P1时

式中：G―蒸汽流量kg/h，P1、P2含义及单位同前，K－蒸汽修正系数，部分蒸汽的K值如下：水蒸汽：K=19.4；氨蒸汽：K=25；氟里昂11：K=68.5；甲烷、乙烯蒸汽：K=37；丙烷、丙烯蒸汽：K=41.5；丁烷、异丁烷蒸汽：K=43.5。

b． 过热水蒸汽

当P2>0.5P1时

当P2≤0.5P1时

式中：△t―水蒸汽过热度℃，Gs、P1、P2含义及单位同前。2100433B