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涡街流量计的基本结构

旋涡发生体形状的基本要求旋涡发生体的基本结构三角柱型旋涡发生体

 

    涡街流量计在推导频率与流速关系式时,使用了涡街的稳定条件:间隔比h/ ,这说明旋涡产生的频率受到一定的旋涡空间构造影响,而旋涡的空间结构与旋涡发生体的形状有关.

    另外,在前面的讨论中,我们还应该注意到:

    ①在上述推导过程中,均是在一维流动的条件下的.然而在圆管中的流动,是具有轴对称分布的三维流动.

    ②在上流有管道存在的条件下,会有附加的流速分布畸变、旋流、波动等不稳定因素.

    上述两点都会对旋涡的稳定性与规律性产生重要的影响.所以,在涡街现象发现以后的很长时间内,一直未能用来进行测量流量,除了信号检测技术以外,上述两点也是重要的原因.为了克服上述因素带来的影响,必须对旋涡发生体形状有一定要求,使管内的旋涡发生体处流动尽量接近二维流动,以控制三维流动中旋涡发生体发出的旋涡相位,使涡线弯曲变得极小.

    由此可见,旋涡发生体形状对涡的发出有决定性的影响.

    1. 旋涡发生体形状的基本要求

    旋涡发生体的形状目前已有很多种式样,但它们必须具有一些相同的基本要求:

    ①有钝的(即非流线型的)截面形状――这是产生旋涡的条件;

    ②上下截面形状相同,并且左右对称――流动接近二维流动的条件;

    ③边界层分离点是固定的——斯特罗哈数St恒定的条件.

    同时,在涡街流量计中,旋涡发生体在管道中的安装位置必须严格对称.旋涡发生体上游必须具有10倍D以上的直管,下游必须有5倍D的直管.

    2.旋涡发生体的基本结构

    旋涡发生体形状有圆柱、三角往、T型柱、四角柱等,以下主要介绍圆柱与三角柱这两种型式。

(1)圆柱型旋涡发生体

前面关于旋涡理论部分的内容就是以圆柱为例进行讨论的。虽然这种型式使用较早,但严格地说,在高流速下它的斯特罗哈数St并不稳定.因此,人们就将其改进成开狭缝或导压孔形式.

图3-9   圆柱旋涡发生器                       图3-10   电容式三角柱旋涡发生体

1-导压孔;2-空腔;3-隔墙;4-铂缘

开导压孔的圆柱旋涡发生器如图3-9所示.由于有导压孔存在,当旋涡发出的同时产生的交替升力使流体通过导压孔流动,产生一边吸入,一边吹出的效果.当流体附面层在圆柱表面开始分离时,在吸入一侧,分离被抑制;在吹出一例,分离则被促进发生.这样就可使流体分离点的位置固定下来,也就可以使斯特罗哈数St相对稳定.

    (2)三角柱型旋涡发生体

    目前采用较多的旋涡发生体是三角柱形的,其形状一般由实验确定.它不仅可以得到比圆柱更强烈的旋涡,而且它的边界层分离点是固定的,即其斯特罗哈数St相对恒定,大约为St=0.16.这样,涡频与流速的关系为f=0.16 u/d,其中d为三角柱的底边宽度.形状可见图3-10所示.

 

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