渦街流量計分析

    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，使渦線彎曲變得極小．

    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．