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自来水公司涡街流量计的使用原理(下)

   日期:2007-08-07     来源:中国测控网     作者:管理员    

根据以上分析,从流体力学的角度可以判定涡街流量计测量的上下限流量为:Re=3×102-2×l05.当雷诺数更大时,圆柱体周围的边界层将变成紊流,不符合上述规律,并且将会是不稳定的.

图3-8 涡街结构示意图

5.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.设作用在旋涡发生体每单位长度上的升力为L,有:

L= u (3-31)

式中 ――流体密度;

u――来流速度;

* ――旋涡发生体的速度环量.

从前面的讨论中可以得到以下关系,

* =2 ur;ur=K1u; =K2d ;

将上述关系代入式(3—1),并令系数K=2 K1K2,则有:

L=K du2 (3-32)

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。

6.流量公式

涡街流量计是一种速度式流量计,它测的是流体的流速u.为得到流量值,必须乘以流通截面积A.对于不同形式的旋涡发生器,它的流通截面积计算是不同的.以下仅举圆柱形流通截面积A可表示为

A≈ (1-1. 25 ) (3-33)

由此可得流量公式为

qv=Au= (1-1. 25 ) (3-34)

从该式可知,流量qv与旋涡脱落频率f在一定雷诺数范围内成线性关系。因此,也将这种流量计称为线性流量计。


 
  
  
  
  
 
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