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渦街流量計的基本結構

旋渦發生體形狀的基本要求旋渦發生體的基本結構三角柱型旋渦發生體

 

    渦街流量計在推導頻率與流速關系式時,使用了渦街的穩定條件:間隔比h/ ,這說明旋渦產生的頻率受到一定的旋渦空間構造影響,而旋渦的空間結構與旋渦發生體的形狀有關.

    另外,在前面的討論中,我們還應該注意到:

    ①在上述推導過程中,均是在一維流動的條件下的.然而在圓管中的流動,是具有軸對稱分布的三維流動.

    ②在上流有管道存在的條件下,會有附加的流速分布畸變、旋流、波動等不穩定因素.

    上述兩點都會對旋渦的穩定性與規律性產生重要的影響.所以,在渦街現象發現以后的很長時間內,一直未能用來進行測量流量,除了信號檢測技術以外,上述兩點也是重要的原因.為了克服上述因素帶來的影響,必須對旋渦發生體形狀有一定要求,使管內的旋渦發生體處流動盡量接近二維流動,以控制三維流動中旋渦發生體發出的旋渦相位,使渦線彎曲變得極?。?/p>

    由此可見,旋渦發生體形狀對渦的發出有決定性的影響.

    1. 旋渦發生體形狀的基本要求

    旋渦發生體的形狀目前已有很多種式樣,但它們必須具有一些相同的基本要求:

    ①有鈍的(即非流線型的)截面形狀――這是產生旋渦的條件;

    ②上下截面形狀相同,并且左右對稱――流動接近二維流動的條件;

    ③邊界層分離點是固定的——斯特羅哈數St恒定的條件.

    同時,在渦街流量計中,旋渦發生體在管道中的安裝位置必須嚴格對稱.旋渦發生體上游必須具有10倍D以上的直管,下游必須有5倍D的直管.

    2.旋渦發生體的基本結構

    旋渦發生體形狀有圓柱、三角往、T型柱、四角柱等,以下主要介紹圓柱與三角柱這兩種型式。

(1)圓柱型旋渦發生體

前面關于旋渦理論部分的內容就是以圓柱為例進行討論的。雖然這種型式使用較早,但嚴格地說,在高流速下它的斯特羅哈數St并不穩定.因此,人們就將其改進成開狹縫或導壓孔形式.

圖3-9   圓柱旋渦發生器                       圖3-10   電容式三角柱旋渦發生體

1-導壓孔;2-空腔;3-隔墻;4-鉑緣

開導壓孔的圓柱旋渦發生器如圖3-9所示.由于有導壓孔存在,當旋渦發出的同時產生的交替升力使流體通過導壓孔流動,產生一邊吸入,一邊吹出的效果.當流體附面層在圓柱表面開始分離時,在吸入一側,分離被抑制;在吹出一例,分離則被促進發生.這樣就可使流體分離點的位置固定下來,也就可以使斯特羅哈數St相對穩定.

    (2)三角柱型旋渦發生體

    目前采用較多的旋渦發生體是三角柱形的,其形狀一般由實驗確定.它不僅可以得到比圓柱更強烈的旋渦,而且它的邊界層分離點是固定的,即其斯特羅哈數St相對恒定,大約為St=0.16.這樣,渦頻與流速的關系為f=0.16 u/d,其中d為三角柱的底邊寬度.形狀可見圖3-10所示.

 

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