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渦街流量計

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(渦街流量計)
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流體繞曲面運動時,很容易產生邊界層分離,尤其是繞流體為不良的流線型柱體時,旋渦分離會更加強烈。
根據實驗觀察,當流體繞過非流線型柱體時,由于邊界層的不穩定性,使流動分離產生的旋渦有一定的規律。當雷諾數較高時,旋渦在柱體的某一側形成并分離時,則另一側就不可能形成旋渦,而只為旋渦形成與分離做準備。只有當某一側旋渦離開柱體一定距離后,另一側才可能形成旋渦,于是在柱體兩側形成交替的、有規律的旋渦列,這就是渦街。
斯特勞哈爾首次用試驗方法發現阻流體后方尾流的渦動具有周期性規律之后30多年,卡曼通過大量試驗,觀察渦街的穩定性,并發現兩列旋渦間距離與同一列旋渦的間距存在一個恒定的比例......。渦街流量計就是利用卡曼的渦街理論制作而成的。
 
低雷諾數渦街流量計
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低雷諾數渦街流量計
 
低雷諾數渦街流量計
根據卡曼渦街理論,只有當h/L=0.286時,渦街才是穩定的,這是渦街流量計的最基本的條件。因為只有渦街穩定,才能有渦街流量計的正常工作。但是對于常規渦街流量計來說,還應有另一個重要條件,這就是在測量范圍內,斯特勞哈爾系數Sr應保持穩定。實際上Sr大于5000時,渦街流量計才進入可測量的區域;當Sr大于20000是,渦街流量計才進入精確度保證區域。而對Sr小于5000的區域,不僅Sr出現嚴重的非線性,而且旋渦信號也非常微弱,檢測起來也十分困難。
低雷諾系數渦街流量計,在低雷諾數區域內取得了突破。可把渦街流量計下限雷諾數降低到5000以下,并制造出系列產品,精確度達到1.5%。
對于低雷諾數渦街流量計,要解決的關鍵問題主要包括以下兩方面:
1.保持Sr的恒定
總所周知,當雷諾數小于2300是,管內流動變成層流流動,流速分布也變成拋物線層流速度分布。在這種情況下,旋渦可以穩定分離,但卻不一定有恒定的Sr。為了使Sr恒定,必須使流速沿徑向盡可能均勻。在靠近三角發生體的上游側,增加一層金屬網進行整流。該金屬絲網能使靠近管道中心的較高流速的流體,由于受到較大阻力,而降低流速,則一部分轉而靠近管壁處流走,因而是靠近管壁處流速增大,從而使流速分布趨于均勻;另一個重要措施是提高管壁的光潔度和同軸度。因為管壁越光滑,越直,流速均勻分布范圍就越大。由于金屬絲網的整流作用,使測量管的流速分布在很低的雷諾數的范圍內都較均勻。即使雷諾數降到500時,仍能使Sr保持穩定。
2.提高檢測元件的靈敏度
在發生體下游一定距離處,安裝一個壓力檢測元件,檢測旋渦震蕩尾流的壓力脈動信號。在低雷諾數狀態下,采用壓力檢測方法有效地解決了渦街信號的檢測問題。



 
 
 
 
 
 
 
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