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你知道涡街流量计的工作原理是这样的么?

工作中可能很多人会接触到各种各样的流量计,有涡街流量计、液体流量计、气体流量计、电磁流量计、超声波流量计等等,但是知道流量计工作原理的人并不多,因为流量计的种类很多,小编今天就先从涡街流量计的工作原理跟大家聊一聊,相信以下内容对你有一定的帮助!

一、涡街流量计工作原理

1.卡门涡街的产生与现象为说明卡门涡街的产生,我们来考虑粘性流体绕流圆柱体的流动;当流体速度很低时,流体在前驻点速度为零,来流沿圆柱左右两侧流动,在圆柱体前半部分速度逐渐增大,压力下降,后半部分速度下降,压力升高,在后驻点速度又为零,这时的流动与理想流体统流圆柱体相同,无旋涡产生。随着来流速度增加,圆柱体后半部分的压力梯度增大,引起流体附面层的分离,当来流的雷诺数Re再增大,达到40左右时,由于圆柱体后半部附面层中的流体微团受到更大的阻滞,就在附面层的分离点S处产生一对旋转方面相反的对称旋涡。

 

2.卡门涡街的稳定条件并非在任何条件下产生的涡街都是稳定的;冯·卡门在理论上已证明稳定的涡街条件是:涡街两列旋涡之间的距离为h,单列两涡之间距离为,若两者之间关系满足时所产生的涡街是稳定的。

3.涡街运动速度为了导出旋涡脱落频率与流速之间的关系,首先要得到涡街本身的运动速度;为便于讨论,我们假定在旋涡发生体上游的来源是无旋、稳定的流动,即其速度环量为零;从汤姆孙定理(汤姆孙定理是正压性的理想流体在有势的质量力作用下,沿任何由流体质点所组成的封闭周线的速度环量不随时间而变化)可知,在旋涡发生体下游所产生的两列对应旋涡的速度环量,必然大小相等,方向相反,其合环量为零,由于对应两涡的旋向相反,速度环量大小相等,所以在整个涡群的相互作用下,涡街将以一个稳定的速度向上游运动,从理论计算可得!

4.流体振动原理当涡街在旋涡发生体下游形成以后,仔细观察其运动,可见它一面以速度u-ur平行于轴线运动,另外还在与轴线垂直方向上振动,这说明流体在产生旋涡的同时还受到一个垂直方向上力的作用,下面讨论这个垂直方向上力的产生原因及计算方法,同前讨论,假定来流是无旋的,根据汤姆生定律:沿封闭流动流线的环量不随时间而改变,那么,当在旋涡发生体右(或左)下方产生一个旋涡以后,必须在其它地方产生一个相反的环量,以使合环量为零;这个环量就是旋涡发生体周围的环流,根据茹科夫斯基的升力定理,由于这个环量的存在,会在旋涡发生体上产生一个升力,该升力垂直于来流方向。

这就是作用在旋涡发生体上的升力,由于旋涡在旋涡发生体两侧交替发生,且旋转方向相反,故作用在发生体上的力亦是交替变化的;而流体则受到发生体的反作用力,产生垂直于铀线方向的振动,这就是流体振动的原理。

从上述分析可以知道:交替地作用在旋涡发生体上升力的频率就是旋涡的脱落频率,通过检测该升力的变化频率,就可以得到旋涡的脱落频率,从而可得流体的流速值。在流体中插入一物体时,流体流动受到影响,在障碍物的两侧就会交替地分离释放出两串旋涡,在下游形成互相平行的两个旋涡流,称为“卡门涡街”。当流体速度很低时,流体在前驻点速度为零,来流沿圆柱左右两侧流动,在圆柱体前半部分速度逐渐增大,压力下降,后半部分速度下降,压力升高,在后驻点速度又为零,无旋涡产生。卡门涡街的稳定条件并非在任何条件下产生的涡街都是稳定的。

所以从上述的解析中就可得出,涡街流量计的工作原理和名称是怎样定义来的,并不是所有的流量计都与涡街流量计的原理相同,通过测量的介质判断适合环境的流量计选型。

现在你了解了涡街流量计的工作原理,下期小编带你了解更多流量计的原理工作知识!


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涡流流量计的上限流量指的是满量程的流量。蒸汽流量计的直径应根据待测管道的流量范围,所选仪器的上限流量和下限流量进行选择,而不是根据连接的大小进行简单选择。
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