漩渦流量測(cè)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(cè)量方法,它是利用流體振動(dòng)原理來進(jìn)行流量測(cè)量的,即在特定的流動(dòng)條件下,一部分流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為流體振動(dòng),其振動(dòng)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(diǎn),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(gè)有對(duì)稱形狀的非流線型阻流體(bluff body)時(shí),從阻流體下游兩側(cè)就會(huì)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(cè)量出漩渦分離頻率便可算出流體的體積。
1.測(cè)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(dòng),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(duì)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(duì)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(gè)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(shí)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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