涡街流量计

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(涡街流量计)
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流体绕曲面运动时,很容易产生边界层分离,尤其是绕流体为不良的流线型柱体时,旋涡分离会更加强烈。
根据实验观察,当流体绕过非流线型柱体时,由于边界层的不稳定性,使流动分离产生的旋涡有一定的规律。当雷诺数较高时,旋涡在柱体的某一侧形成并分离时,则另一侧就不可能形成旋涡,而只为旋涡形成与分离做准备。只有当某一侧旋涡离开柱体一定距离后,另一侧才可能形成旋涡,于是在柱体两侧形成交替的、有规律的旋涡列,这就是涡街。
斯特劳哈尔首次用试验方法发现阻流体后方尾流的涡动具有周期性规律之后30多年,卡曼通过大量试验,观察涡街的稳定性,并发现两列旋涡间距离与同一列旋涡的间距存在一个恒定的比例......。涡街流量计就是利用卡曼的涡街理论制作而成的。
 
低雷诺数涡街流量计
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低雷诺数涡街流量计
 
低雷诺数涡街流量计
根据卡曼涡街理论,只有当h/L=0.286时,涡街才是稳定的,这是涡街流量计的最基本的条件。因为只有涡街稳定,才能有涡街流量计的正常工作。但是对于常规涡街流量计来说,还应有另一个重要条件,这就是在测量范围内,斯特劳哈尔系数Sr应保持稳定。实际上Sr大于5000时,涡街流量计才进入可测量的区域;当Sr大于20000是,涡街流量计才进入精确度保证区域。而对Sr小于5000的区域,不仅Sr出现严重的非线性,而且旋涡信号也非常微弱,检测起来也十分困难。
低雷诺系数涡街流量计,在低雷诺数区域内取得了突破。可把涡街流量计下限雷诺数降低到5000以下,并制造出系列产品,精确度达到1.5%。
对于低雷诺数涡街流量计,要解决的关键问题主要包括以下两方面:
1.保持Sr的恒定
总所周知,当雷诺数小于2300是,管内流动变成层流流动,流速分布也变成抛物线层流速度分布。在这种情况下,旋涡可以稳定分离,但却不一定有恒定的Sr。为了使Sr恒定,必须使流速沿径向尽可能均匀。在靠近三角发生体的上游侧,增加一层金属网进行整流。该金属丝网能使靠近管道中心的较高流速的流体,由于受到较大阻力,而降低流速,则一部分转而靠近管壁处流走,因而是靠近管壁处流速增大,从而使流速分布趋于均匀;另一个重要措施是提高管壁的光洁度和同轴度。因为管壁越光滑,越直,流速均匀分布范围就越大。由于金属丝网的整流作用,使测量管的流速分布在很低的雷诺数的范围内都较均匀。即使雷诺数降到500时,仍能使Sr保持稳定。
2.提高检测元件的灵敏度
在发生体下游一定距离处,安装一个压力检测元件,检测旋涡震荡尾流的压力脉动信号。在低雷诺数状态下,采用压力检测方法有效地解决了涡街信号的检测问题。



 
 
 
 
 
 
 
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