漩渦流量測量(Vortex Shedding Flow)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型流量測量方法,,它是利用流體振動原理來進(jìn)行流量測量的,,即在特定的流動條件下,,一部分流體動能轉(zhuǎn)化為流體振動,其振動頻率與流速(流量)有一定的比例關(guān)系,。因其具有許多優(yōu)點,,在某些領(lǐng)域已部分取代了差壓式流量傳感器或其他類型的流量傳感器,。
渦街流量傳感器是根據(jù)“卡門渦街”原理工作的一種流體振蕩型儀表,。在流體中放置一個有對稱形狀的非流線型阻流體(bluff body)時,,從阻流體下游兩側(cè)就會交替產(chǎn)生兩列有規(guī)則的漩渦。在一定的流量范圍內(nèi)漩渦分離的頻率與管道內(nèi)的平均流速成正比,,與阻流體的寬度成反比,。所以測量出漩渦分離頻率便可算出流體的體積。
1.測量原理
在流體中設(shè)置非流線型阻流體,,隨著流體繞過漩渦發(fā)生體流動,,產(chǎn)生附面層分離現(xiàn)象,形成有規(guī)則的漩渦列,,左右兩側(cè)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向相反,,見圖4-14。這種漩渦稱為卡門渦街,,產(chǎn)生漩渦的非流線型阻流體稱為漩渦發(fā)生體,。
漩渦列在漩渦發(fā)生體下游非對稱地排列。根據(jù)卡門渦街原理,,漩渦脫離漩渦發(fā)生體的頻率為:
(4-39)
其中,,d——漩渦發(fā)生體迎面寬度;f——漩渦脫離漩渦發(fā)生體的頻率,;——漩渦發(fā)生體兩側(cè)的平均流速,,m/s;st——斯特勞哈爾數(shù),,與漩渦發(fā)生體的形狀及雷諾數(shù)有關(guān),,對于一定形狀的漩渦發(fā)生體,在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi),,st基本上是一個常數(shù),;m——漩渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比。
(4-40)
其中,,D——管道內(nèi)徑,。
所以,管道內(nèi)的瞬時體積流量為:
(4-41)
在斯特勞哈爾數(shù)為常數(shù)的情況下,,渦街流量傳感器輸出的脈沖頻率與體積流量成正比,,這種關(guān)系只與漩渦發(fā)生體的形狀和管道的幾何尺寸有關(guān),不受流體的溫度,、壓力,、密度和黏度等因素的影響。而且有可能不進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)定,。
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